黑洞望遠(yuǎn)鏡從地球表面進行創(chuàng)紀(jì)錄的觀測

在遙遠(yuǎn)星系的測試圖像中，一系列事件視界望遠(yuǎn)鏡實現(xiàn)了從地球上獲得的最高分辨率觀測。

這一成就使我們掌握了更壯觀的超大質(zhì)量圖像黑洞，提供比迄今為止獲得的圖像詳細(xì) 50% 的未來改進 - 那些M87*、超大質(zhì)量黑洞5500 萬光年之外，以及射手座 A*（Sgr A*），位于我們銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞。

僅使用構(gòu)成事件視界望遠(yuǎn)鏡 （EHT） 陣列的少數(shù)望遠(yuǎn)鏡拍攝，新的觀測結(jié)果沒有產(chǎn)生任何新圖像。為此，需要整個數(shù)組的全部功能。

但該實驗成功地以地球表面有史以來最好的分辨率觀測到宇宙，以相對較高的 345 GHz 頻率探測到遙遠(yuǎn)的紅外光，其波長僅為 0.87 毫米。

“借助 EHT，我們使用 1.3 毫米波長的觀測看到了第一批黑洞圖像，但我們看到的由光在黑洞引力下彎曲形成的亮環(huán)看起來仍然模糊，因為我們處于圖像清晰度的絕對極限。”天體物理學(xué)家亞歷山大·雷蒙德 （Alexander Raymond） 說美國宇航局噴氣推進實驗室。

“在 0.87 毫米處，我們的圖像將更清晰、更詳細(xì)，這反過來可能會揭示新的特性，包括以前預(yù)測的特性，也可能是一些沒有預(yù)測的特性?！?/p>

M87* 和 Sgr A* 的圖像是一種稱為超長基線干涉測量 （VLBI） 的技術(shù)的產(chǎn)物，該技術(shù)涉及世界各地的許多射電望遠(yuǎn)鏡陣列，所有這些陣列都以同步精度協(xié)同工作。

組合大量數(shù)組有效地產(chǎn)生了一個地球大小的收集區(qū)域;使用的望遠(yuǎn)鏡天線越多，得到的數(shù)據(jù)就越詳細(xì)。但是有這么多望遠(yuǎn)鏡，有大量的數(shù)據(jù)——對數(shù)據(jù)進行分類、分析和處理以生成黑洞事件視界的圖像是一項艱巨的任務(wù)。在數(shù)據(jù)收集以及分析和處理之間，每張圖像都需要投入精力、時間和人力。

盡管如此，圖像本身仍然非常模糊，只有兩種方法可以提高分辨率。首先是增加望遠(yuǎn)鏡的尺寸。這不會匆忙發(fā)生——EHT 已經(jīng)有地球那么大了。另一種是以更高的頻率進行觀察。

后一種選擇更容易實現(xiàn)，但并非沒有挑戰(zhàn)。例如，水蒸氣吸收 0.87 毫米的波比吸收 1.3 毫米的波多得多，因此在該波長處的大氣不透明度要高得多。以前的 0.87 毫米觀測需要使用太空望遠(yuǎn)鏡，而太空望遠(yuǎn)鏡沒有 EHT 的地球大小的收集區(qū)域。

EHT 合作開發(fā)了一種校正大氣中水蒸氣影響的方法，從而提高了陣列的效率，并允許從地球表面進行 0.87 毫米的觀測。

新的觀測結(jié)果有望實現(xiàn)相當(dāng)于觀察瓶蓋的分辨率月亮這意味著我們可能能夠看到更小、更暗、更遙遠(yuǎn)的超大質(zhì)量黑洞。

這些觀測還意味著，通過同時對 1.3 毫米和 0.87 毫米波長的成像，我們很快就可以看到圍繞這些宇宙龐然大物旋轉(zhuǎn)的熾熱、翻騰物質(zhì)的多色視圖。

“要了解為什么這是一個突破，請考慮一下從黑白照片到彩色照片時獲得的額外細(xì)節(jié)?！?a>天體物理學(xué)家 Sheperd 'Shep' Doeleman 說哈佛和史密森尼天體物理中心以及史密森尼天體物理天文臺的。

“這種新的'色覺'使我們能夠?qū)垡蛩固挂Φ挠绊懪c熱氣體和磁場區(qū)分開來，這些熱氣體和磁場為黑洞提供能量，并發(fā)射出在銀河系距離上流動的強大噴流。”

我們非常接近對黑洞的了解，比以往任何時候都多。關(guān)注這個空間 - 史詩般的科學(xué)潛伏在事件地平線上。

該研究已發(fā)表在天文雜志.

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