人類首次直接拍攝到黑洞 黑洞是什么？黑洞真的存在嗎？黑洞知識(shí)科普
圖注：科幻電影《星際穿越》中計(jì)算機(jī)模擬出的黑洞形象。
4. 什么樣的望遠(yuǎn)鏡可以對(duì)黑洞成像？
要對(duì)黑洞成像，必須要保證望遠(yuǎn)鏡足夠靈敏，能分辨的細(xì)節(jié)足夠小，從而能保證看得到和看得清。滿足這些條件，最好的工具莫過于1967年出現(xiàn)的甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)技術(shù)(值得一提的是，該VLBI技術(shù)也成功應(yīng)用于中國嫦娥探月工程的探測(cè)器的測(cè)定位)。假定在1毫米波長(zhǎng)觀測(cè)，一個(gè)長(zhǎng)度為1萬千米的基線能獲得約21微角秒的分辨本領(lǐng)。
不過，大家可千萬別以為，只要VLBI陣列的分辨率足夠高，就一定能成功給黑洞拍照。因?yàn)椋闆r沒那么簡(jiǎn)單。如同觀看電視節(jié)目必須選對(duì)頻道一樣，對(duì)黑洞成像而言，能夠在合適的波段進(jìn)行VLBI觀測(cè)至關(guān)重要。觀測(cè)黑洞視界的最佳波段在1毫米附近。
5. 此次拍照使用的視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)是一臺(tái)什么樣的望遠(yuǎn)鏡？
為了捕獲第一張黑洞圖像，全球超過200名科學(xué)家達(dá)成了EHT這一重大國際合作計(jì)劃。EHT觀測(cè)所利用的技術(shù)就是毫米波VLBI，目前其工作波段在1.3mm，并且將有望擴(kuò)展到更短的0.8mm。
EHT合作者們?cè)?017年4月份到多個(gè)世界上最高、最偏僻的射電天文臺(tái)，以一種愛因斯坦永遠(yuǎn)也不會(huì)想到的方式去檢驗(yàn)廣義相對(duì)論。參與此次觀測(cè)的包括位于世界6個(gè)地點(diǎn)的8個(gè)臺(tái)站(Atacama Pathfinder Experiment, APEX; Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array, ALMA; IRAM 30-meter Telescope; South Pole Telescope, SPT; James Clark Maxwell Telescope, JCMT; Large Millimeter Telescope, LMT; Submillimter Array, SMA; Submillimeter Telescope, SMT)。其中，JCMT目前由東亞天文臺(tái)負(fù)責(zé)運(yùn)營，是中國大陸及臺(tái)灣地區(qū)、韓國以及日本的共同合作項(xiàng)目。
2017年4月份參加EHT觀測(cè)的8個(gè)臺(tái)站，實(shí)線連接的為觀測(cè)M87的7個(gè)臺(tái)站，虛線連接的為觀測(cè)一個(gè)校準(zhǔn)源(3C279)的臺(tái)站。圖片來源：“First M87 Event Horizon Telescope Results I: The Shadow of the Supermassive Black Hole”。
6. 給黑洞拍照，難在哪里？
一是要選擇合適的拍照對(duì)象——近鄰的超大質(zhì)量黑洞是完美的黑洞成像候選體；二是要共同合作組成一個(gè)超級(jí)大望遠(yuǎn)鏡——視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)：三是必須在合適的觀測(cè)波段——毫米波；四是面對(duì)VLBI所記錄的龐大數(shù)據(jù)量，進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)后期處理和分析，獲取最終的黑洞圖像。據(jù)介紹，2017年4月份的EHT觀測(cè)中每個(gè)臺(tái)站的數(shù)據(jù)率達(dá)到驚人的32Gbit/s， 8個(gè)臺(tái)站在5天觀測(cè)期間共記錄約3500TB數(shù)據(jù)。天文學(xué)家打比方說，這么多數(shù)據(jù)如果是電影的話，至少要幾百年才能看完。
