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人类成功获得首张黑洞照片

人类成功获得首张黑洞照片

图为人类史上首张黑洞照片。新华社发(事件视界望远镜项目组供图)

与上海一样,全球其他5个城市(比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国台北、日本东京、美国华盛顿)也都在同一时间公布了这张令天文学家兴奋的照片,宣布已经成功获得了超大黑洞的第一个直接视觉证据。

《天体物理学杂志通信》也于4月10日以特刊的形式,通过6篇论文发表了有关黑洞图像的这一重大结果。该图像揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞。这个黑洞距离地球太远了,有5500万光年,黑洞的质量为太阳的65亿倍!

“虚拟”望远镜的灵敏度和分辨本领前所未有

黑洞图像是由“事件视界望远镜(EHT)”项目组织实施获得的。它把地球上的8台射电望远镜组合起来,形成了一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜,所达到的灵敏度和分辨本领都是前所未有的,为科学家们提供了研究宇宙中最极端天体的新手段。

“我们捕获到了黑洞的首张照片。”哈佛大学教授、EHT项目主任谢泼德·多尔曼说,“这是一项由200多位科研人员组成的团队完成的非凡的科研成果。”

黑洞是一种具有超强引力的宇宙天体。这种天体的存在以极端的方式影响着周围的环境,让时空弯曲,并将周围的气体吸进来。在此过程中,气体的引力能转化成热能,因此气体的温度变得很高,会发出强烈的辐射。

法国国家科学研究中心对这张照片的评述为:今天发表的这张图片清楚地显示了一个圆形和黑暗中心区域的环形结构:它是黑洞的阴影,突出了辉煌的背景,这个影子是重力偏离光的组合,充满了关于这些迷人物体性质的信息,并允许研究人员测量黑洞的巨大质量。

日本科学家在该项目上作出了贡献。阿尔玛望远镜在参加项目的望远镜中解像度最高,为提高“事件视界望远镜”整体分辨率作出了重要贡献。日本团队代表、国立天文台教授本间希树说:“我们采用了‘稀疏建模’的新方法对数据进行处理,因此在有限的数据中获得了高度可信度影像。4个独立的内部小组利用3种方法对数据合成影像,全部确认了黑洞阴影出现。”

照片证明了爱因斯坦广义相对论的正确

站在世界第一幅黑洞图像前,中科院上海天文台台长沈志强无比兴奋:“最重要的是证明了爱因斯坦广义相对论是对的。”爱因斯坦100年前的理论,一直受到某些人的质疑,现在全球8台射电望远镜合力观测,在拿到第一张黑洞图像的同时,也给爱因斯坦广义相对论做了有力的论证。

EHT项目是由美国麻省理工学院的科学家们联合全球其他研究机构的科研人员实施的。2016年,科学家们提出了实施项目的意向,2017年4月,设在全球多地的8台亚毫米射电望远镜开始了“拍照”工作。之后是大量的数据处理,对结果的可靠性也做了充分的比较分析。“到现在才有幸向全世界发布。”作为EHT国际合作成员的沈志强对照片的准确性与可信度充满自信。

这一次,天文学界玩起了“黑洞手法”

像黑洞的名字一样,这一次国际天文学界也玩起了“黑洞手法”:对玄奥的、深不可测的黑洞,采取提前一周左右就在全球极力宣扬要在10日公布世界第一张黑洞的照片,预热,炒作,辟谣,兼带着天文学家、物理学家们在没看到照片情况下的猜测性解说及科普,全球被深深地“裹胁”到了黑洞新闻中。在普罗大众眼里,一周来的科技界,仿佛只有黑洞一件事,其他科学都不存在。

一个比一个更形象的比喻也纷纷涌现。在黑洞图像新闻预热阶段,有专家接受媒体采访时称,获得黑洞的照片,相当于从地球上看清了月球上的一个橙子。中科院上海天文台研究员路如森在黑洞第一张图像公布后对记者说,橙子的比喻大致是对的。不过用他自己的比喻似乎更甚:这张黑洞图像所看清的部分,相当于从美国纽约看到巴黎咖啡馆里的客人正在读着的一张报纸上的文字!

在黑洞照片没有面世之前,很多人就有疑问:既然黑洞巨大的质量引力使得光都逃逸不掉,那么科学家是怎么把没光的东西拍出来的呢?路如森解释说,平时我们到医院去做核磁共振所看到的片子,也是通过测量人体局部图像的不同空间频率成份重构出来的。“黑洞照片的重构与此同理。”

中国科学家参与研究

中国科学家参与了黑洞图像的观测与研究工作。从10日发表在《天体物理学杂志通信》的论文作者署名看,中国大陆一共有16位科学家参与了这项研究工作,其中上海本地就有8位研究员参加,其他人员来自云南天文台、中科院高能物理所、南京大学、北京大学、中国科学技术大学、华中科技大学。此外,中国台北也有部分科学家参与了这项研究工作。

中国科学家长期关注高分辨率黑洞观测和黑洞物理的理论与数值模拟研究,在EHT国际合作形成之前就已开展了多方面具有国际显示度的相关工作。在此次EHT合作中,中国科学家在早期EHT国际合作的推动、EHT望远镜观测时间的申请、夏威夷JCMT望远镜的观测、后期的数据处理和结果理论分析等方面作出了中国贡献。

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