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银河系中心黑洞首张照片来了!幕后揭秘:竟然拍了整整5年

2022年05月13日 07:10:2313大千世界快科技百度已收录

  北京时间2022年5月12日晚21:00,全球各地同时召开的新闻发布会上,天文展示了来自于EHT(事件视界望远镜)的关于银河系中心的一项突破性成果——首次拍摄到银系中心超大质量黑洞马座A*(SagITtARius A *)的照片!

  

银河系中心黑洞首张照片来了!幕后揭秘:竟然花了整整5年


  事件视界望远镜(EHT)是一个以观测星系中央特大质量黑洞为主要目标计划,以甚长基线干涉技术(VLBI)结合世界各地的射电望远镜,使许多相隔上万或者上千公里的独立天线能互相协调、同时观测同一目标并记录数据,形成一口径等效于地球直径的虚拟望远镜,将望远镜的角分辨率提升至足以观测事件视界尺度结构的程度。

  EHT期望借此检验爱因斯坦广义相对论在黑洞附近的强重力场下是否会产生偏差、研究黑洞的吸积盘及喷流、探讨事件视界存在与否,并发展基本黑洞物理学。

  

银河系中心黑洞首张照片来了!幕后揭秘:竟然花了整整5年


  从地球上看过去,银心人马座A*所在的位置

  三年前,北京时间2019年4月10日晚,EHT公布人类拍摄的第一张黑洞照片,该黑洞称为M87*。

  它提供了黑洞存在的直接“视觉”证据,使得在强引力场下验证爱因斯坦广义相对论,细致研究黑洞附近的物质吸积与相对论性喷流成为可能。

  

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  北京时间2021年3月24日晚,EHT还发布了M80*7黑洞的第二张写真,是通过处理偏振信号获得,这也是人类第一次在如此接近黑洞边缘处测得表征磁场特征的偏振信息。

  中国科学上海天文牵头组织协调,包括8位台内研究人员在内的国内学者参与了这次的EHT合作

  

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  这次公布的照片,最大意义在于证实了银河系中心天体就是黑洞,为理解这种被认为居于大多数星系中心的“巨”的行为提供了宝贵的线索。

  这意味着,人类在观测设备、观测技巧、数据处理能力等多方面有了一次系统化的飞跃,进一步提升了对爱因斯坦广义相对论的检验。

  

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  两张黑洞照片对比

  早在1931年,央斯基就收到了来自银心方向的无线电信号。

  1974年,天文学家布鲁斯·巴里克、罗伯特·布朗最先使用长基线干涉的方式确认了银河系中心的射电源,布朗在后来1982年的一篇论文中给了它一个编号Sgr A*(人马座A*)。

  

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  X射线下的人马座A | NASA

  其实,EHT拍摄Sgr A* 工作在2017年4月就正式开始了,然后就是对海量数据的漫长处理。

  研究团队了5年时间,用超级计算机合成和分析数据,编纂了前所未有的黑洞模拟数据库与观测结果进行严格比对,才得到了今天公布的照片。

  

银河系中心黑洞首张照片来了!幕后揭秘:竟然花了整整5年


  2017年4月份参加EHT观测的8个VLBI台站,实线连接的为观测M87的5个地点

  另外还有两个困难

  一方面,银河系中心黑洞的质量大约是太阳的400万倍,距离地球只有26000光年,从宇宙的角度来看非常近,但由于宇宙星系尘埃的干扰,Sgr A*的成像比M87*困难得多。

  黑洞周围的体均以几乎接近速绕着Sgr A*和M87*高速旋转,观测它有点像给一只正在追逐自己尾巴小狗拍张清晰照片。

  另一方面,银心黑洞的视界范围只有1200万公里,从地球看视直径(张开的角度)只有50个微角秒(10-6角秒,1角秒=1/3600度),相当于上海看北京的一根头发丝。

  

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  EHT合作团队将从Sgr A*的2017年EHT观测数据中提取的诸多照片组合制作成一张银河系中心超大质量黑洞Sgr A*的最终照片

  这一次,中国天文科学家参与了前期观测技术的预研,对黑洞大小、拍摄图片分辨率极限等研究推测,以及对大量观测数据进行VLBI数据处理。

  

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  天马望远镜:口径65米,亚洲口径最大的可转动射电望远镜 | 上海天文台

  VLBI测轨分系统由北京站、上海站、昆明站、乌鲁木齐站以及位于上海天文台的VLBI数据处理中心(VLBI中心)组成,所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多千米的巨大的综合口径射电望远镜,测角精度可以达到百分之几角秒。

  目前,下一代事件视界望远镜(ngEHT)已经提上规划,将进一步提升目前EHT的阵列性能,对于黑洞将从拍摄照片升级到拍摄视频