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黑洞照片的背后英雄 事件视界望远镜

2019-5-9 08:33| 发布者: 五大联赛| 查看: 80| 评论: 0

摘要:   中国航空报讯:人类史上第一张黑洞照片诞生的背后是科学家们调动了全球从两极到赤道共8个天文台的力量进行图片数据拍摄,之后,又有来自全球的62家科研机构共同参与, 花费了2年时间冲洗照片才有的成果。   虽 ...

  中国航空报讯:人类史上第一张黑洞照片诞生的背后是科学家们调动了全球从两极到赤道共8个天文台的力量进行图片数据拍摄,之后,又有来自全球的62家科研机构共同参与, 花费了2年时间冲洗照片才有的成果。

  虽然被称为“望远镜”, 但事件视界望远镜(EHT,Event Horizon Telescope)其实是2016年天文学家们发起的一项国际观测项目, 由全球分布的8个射电望远镜组成观测阵列。由于需要极高的灵敏度,射电望远镜分布在多个高海拔地区, 分别是:南极望远镜(South Pole Telescope); 位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵(Atacama Large Millimeter Array,ALMA);位于智利的阿塔卡马探路者实验望远镜(Atacama Pathfinder Experiment); 墨西哥的大型毫米波望远镜(Large Millimeter Telescope); 位于美国亚利桑那州的多镜面望远镜(Submillimeter Telescope); 位于美国夏威夷的麦克斯韦望远镜(James Clerk Maxwell Telescope,JCMT);位于夏威夷的亚毫米波望远镜(Submillimeter Array);位于西班牙的毫米波射电天文所的30米毫米波望远镜。

  这些望远镜从南到北横跨7000千米左右,从东到西跨越的距离也差不多,就是如果将它们彼此连线串联起来,它们组成的面积将和地球的视直径差不多,这些望远镜通过甚长基线干涉测量技术(VLBI) 同时观测某个黑洞,基本上可以看作以地球的视面积范围上观察,因此事件视界望远镜(EHT)也被称为“地球一样大的望远镜”。

  组成事件视界望远镜的8处观测台多数都是单一望远镜,比如夏威夷的JCMT和南极望远镜;但也有望远镜阵列,比如ALMA望远镜是由70多个小望远镜构成,对黑洞的观测将宏大而细致,可以较好的得出黑洞的具体样貌。

  这次黑洞成像的背后英雄还有甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI) 技术。VLBI利用广为分布(距离可达上万或几十万千米) 的射电望远镜,通过各台站独立记录信号和后期对信号的综合相关处理,获得一个大小相当于各台站之间最大间距的巨型(虚拟)望远镜。该技术可取得天文研究中最高的分辨本领。

  随着新的、高灵敏度亚毫米波台站加入到全球VLBI阵列,黑洞的成像观测成为可能。

  EHT于2017年4月首次全面运行,并且在那一次的运行中就取得了全部的黑洞数据。期间,8台射电望远镜对准了一个位于银河系中心的超大质量黑洞人马座A*(Sagittarius A*), 以及一个M87星系中心的黑洞。其中,人马座A*位于银河系的中心,质量约为太阳质量的四百万倍;另一个更大的黑洞是处女座星系的M87黑洞(Messier 87),质量是太阳质量的70亿倍。

  尽管它们都十分巨大,在EHT的照片上却很小。据一位在EHT工作的天文学家说,人马座A*黑洞的大小大约是50个微角秒(角度单位)的宽度。一个微角秒大概是从月球上看地球上一篇文章末尾的句号的大小。

  最终,EHT对两个黑洞总共观测了约5个夜晚,产生了4PB的数据。采集的数据量如此之大,这也是为什么时隔两年后大众才有机会一睹黑洞的全貌的原因。

  在照片问世的过程中,不同的望远镜要对各自采集的数据进行时间和相位的重新矫正,以实现多个数据的同步。这本身就是一项繁琐的工作,而数据的后期处理更加耗费精力。如此巨量的数据,网络带宽不够传输,研究人员转而将数据拷贝到硬盘上,通过快递硬盘实体来交换数据,这竟然成为了比网络传输更快的方式。返回搜狐,查看更多


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