黑洞照片是怎么拍攝的？黑洞照片拍攝詳細流程

　　調(diào)試相機

　　要想看清楚兩個黑洞事件視界的細節(jié)，事件視界望遠鏡的空間分辨率要達到足夠高才行。

　　要多高呢?

　　路如森說：“比哈勃望遠鏡的分辨率高出1000倍以上。”

　　但也別以為，只要虛擬望遠鏡陣列的分辨率足夠高，就一定能成功給黑洞拍照。

　　實際情況并沒那么簡單!如同觀看電視節(jié)目必須選對頻道一樣，對黑洞成像而言，能夠在合適的波段進行觀測至關(guān)重要。

　　此前的一系列研究表明，觀測黑洞事件視界“陰影”的最佳波段是約為1毫米。

　　路如森說：“因為氣體在這個波段的輻射最明亮，而且射電波也可以不被阻擋地從銀河系中心傳播到地球。”

　　在這種情況下，望遠鏡的分辨率取決于望遠鏡之間的距離，而非單個望遠鏡口徑的大小。

　　為了增加空間分辨率，以看清更為細小的區(qū)域，科學家們在此次進行觀測的望遠鏡陣列里增加了位于智利和南極的望遠鏡。

　　沈志強說：“這樣設置是為了要保證所有8個望遠鏡都能看到這兩個黑洞，從而達到最高的靈敏度和最大的空間分辨率。”

　　正式拍攝

　　8個望遠鏡北至西班牙，南至南極，它們將向選定的目標撒出一條大網(wǎng)，撈回海量數(shù)據(jù)，為我們勾勒出黑洞的模樣。

　　留給科學家們的觀測窗口期非常短暫，每年只有大約10天時間。對于2017年來說，是在4月5日到4月14日之間。

　　除了觀測時間上的限制，拍攝對天氣條件要求也極為苛刻。

　　“因為大氣中的水對這一觀測波段的影響極大，水會影響射電波的強度，這意味著降水會干擾觀測。” 沈臺說，“要想視界面望遠鏡順利觀測，需要所有望遠鏡所在地的天氣情況都非常好。”

　　按照要求，計劃選擇的8個望遠鏡所在之處均是位于海拔較高，降雨量極少，全部晴天的概率非常高。

　　此外，要成像成功還必須要求所有望遠鏡在時間上完全同步。

　　北京時間2017年4月4日，事件視界望遠鏡啟動拍攝，將視線投向了宇宙。最后的觀測結(jié)束于美國東部時間4月11日。

　　觀測期間，每一個射電望遠鏡都收集并記錄來自于目標黑洞附近的射電波信號，這些數(shù)據(jù)然后被集成用于獲得事件視界的圖像。

　　沈志強說：“為了確保信號的穩(wěn)定性，事件視面望遠鏡利用原子鐘來確保望遠鏡收集并記錄信號在時間上同步。”

　　沖洗照片

　　給黑洞拍張照片不容易，“洗照片”更是耗時漫長。

　　射電望遠鏡不能直接“看到”黑洞，但它們將收集大量關(guān)于黑洞的數(shù)據(jù)信息，用數(shù)據(jù)向科學家們描述出黑洞的樣子。

　　在觀測結(jié)束之后，各個站點收集的數(shù)據(jù)將被匯集到兩個數(shù)據(jù)中心(分別位于美國麻省Haystack天文臺和德國波恩的馬普射電所)。在那里，超級計算機通過回放硬盤記錄的數(shù)據(jù)，在補償無線電波抵達不同望遠鏡的時間差后將所有數(shù)據(jù)集成并進行校準分析，從而產(chǎn)生一個關(guān)于黑洞高分辨率影像。

　　此后，經(jīng)過長達兩年的“沖洗”，2019年4月10日，人類歷史上首張黑洞照片終于問世。