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黑洞“首照” 专家观点:不是所有黑洞都适合成像

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  图说:世界首张黑洞照片 来源/事件视界望远镜国际合作组织

  昨晚发布的世界首张黑洞照片意义非凡,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。

  天体物理博士、中科院上海天文台副研究员左文文介绍,虽说黑洞的阴影能被“看到”,但也不是所有黑洞都符合成像条件。“能够成像的黑洞,毫无疑问角直径必须足够大。由于黑洞事件视界的大小与其质量成正比,这也就意味着黑洞的质量越大,事件视界就越大,也越适合成像。因此,距离我们近的超大质量黑洞是完美的黑洞成像候选体。”

  据介绍,位于银河系中心黑洞人马座A*和室女座星系团中超大质量星系Messier87中心的黑洞是两个目前已知最优的候选体。M87中心的超大质量黑洞虽比人马座A*质量大1500倍,但是距离也远了2000多倍,因此它看起来要比银心黑洞略小。不过,M87是首个被认证出喷流的星系。

  对黑洞成像而言,能够在合适的波段开展的甚长基线干涉测量(VLBI)观测至关重要。观测黑洞视界的最佳波段在1毫米附近,并非单纯由于其高分辨本领,更有以下几个重要的考虑。“首先,黑洞周围气体的辐射在短毫米波段变得透明。这一点对黑洞成像至关重要,否则分辨率再高也无济于事。其次,吸积气体在这个波段的辐射最明亮。为了‘看到’黑洞视界,其周围的辐射相对我们的观测设备的灵敏度而言必须足够‘亮’。”左文文表示,“此外,射电波得在这一波段受到的星际散射干扰很小。”不仅如此,台站的布局、灵敏度的提升等很多重要因素也需要考虑。

  研究方向为高分辨率射电天体物理的中科院上海天文台研究员路如森则透露,为了增加探测灵敏度,EHT所记录的数据量非常庞大。2017年4月份的观测中,8个台站在观测期间共记录约3500TB数据,相当于350万部电影。“EHT采用专用硬盘来记录数据,再把它们送回数据中心进行处理。在那里,研究人员用超级计算机矫正电磁波抵达不同望远镜的时间差,并把所有数据做互相关综合处理,从而达到信号相干的目的。在此基础之上,通过对这些数据经过近两年时间的后期处理和分析,人类终于捕获了首张黑洞图像。”

  目前,对2017年M87的观测数据仍在继续分析中。研究人员希望通过对辐射的偏振研究来获取黑洞周围的磁场性质,这对理解黑洞周围的物质吸积及喷流形成至关重要。

  新民晚报见习记者郜阳 记者董纯蕾【更多阅读】 从此刻起,我们成为史上第一代“看见”黑洞的人!

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