“望远镜能从地球看清月球上的报纸” 本报专访英国权威专家,详解首张黑洞照片怎样拍

□记者郭春雨

黑洞到底是什么?人类首张黑洞照片是怎么拍摄出来的?黑洞照片的拍摄,对科学的发展有什么重大意义?生活日报记者对话物理学家、英国城市大学客座研究员YanongNing(简称DrNing),听他解读首张黑洞照片背后的故事。

问题①宇宙中到底有多少黑洞

DrNing:黑洞的近代概念,来自爱因斯坦1915年提出的广义相对论。通过爱因斯坦场方程,可以直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞。

直到1964年,美国科学家利用探空火箭在天鹅座区域偶然发现一个非常明亮的x射线天体,天文学家将此天体命名为天鹅座x-1,这是人类历史上第一个黑洞候选体。直到1967年,核物理学家约翰·惠勒提出“黑洞”这个名称。

最有力的证据是2016年2月11日,激光干涉引力波天文台宣布,他们通过引力波信号,探测到了两个黑洞合并。这为黑洞的存在提供了首个具体证据。

宇宙中到底存在多少黑洞?科学家估算,质量小于100个太阳质量的恒星级黑洞在银河系就多于1亿个。而整个宇宙还有至少上千亿个类似银河系的星系。

问题②黑洞照片是怎样拍出来的

DrNing:拍摄黑洞需要比哈勃太空望远镜还高出2000倍分辨率的望远镜,而之前的望远镜分辨率达不到。

这次位于南极、智利、墨西哥、美国夏威夷、美国亚利桑那州、西班牙的8台亚毫米射电望远镜,同时对黑洞展开观测,事件地平线望远镜将要达到15-20微秒(0000015弧秒)的分辨率,相当于等效使用一个地球大小的望远镜去观测,这样的分辨率甚至能在地球上阅读月球上的报纸。因此才能拍到首张照片。分辨率越大,拍到的数据就越多,处理数据也非常庞大,用了整整两年才完成。这也就是为何拍摄时间在2017年4月5日至14日,但现在才发布照片。

问题③为什么中国没参与直接拍摄

DrNing:这也是黑洞之前没被拍到的第二个原因,由于地球每天都围着太阳转,拍摄位置特别讲究,需要考量不同观测点的天气、观测可变性。

地球只有运行到某些地方,才能保证8个望远镜同时能看到黑洞,因此最佳时机在2017年只有这10天。目前中国的亚毫米射电望远镜技术已比较成熟,从技术上可以参与拍摄,但由于我国地处美洲的背面,难以和其他望远镜同时观测,因此中国大陆的望远镜并没参与直接观测。

虽然中国此次没直接参与拍摄,但之前全球一共60多个研究机构参与了研究,其中包括中国科学院下属的上海天文台、云南天文台等机构,以及华中科技大学、南京大学等高校。

之前的“天眼”,也就是贵州全世界最大的单口径500米射电望远镜FAST的成功运行,也代表中国在天体物理方面的科技实力正在逐步提升。

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