黑洞照片是怎么拍攝的？黑洞照片拍攝詳細(xì)流程

　　調(diào)試相機(jī)

　　要想看清楚兩個(gè)黑洞事件視界的細(xì)節(jié)，事件視界望遠(yuǎn)鏡的空間分辨率要達(dá)到足夠高才行。

　　要多高呢?

　　路如森說：“比哈勃望遠(yuǎn)鏡的分辨率高出1000倍以上。”

　　但也別以為，只要虛擬望遠(yuǎn)鏡陣列的分辨率足夠高，就一定能成功給黑洞拍照。

　　實(shí)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(jìn)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?yàn)闅怏w在這個(gè)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(yuǎn)鏡的分辨率取決于望遠(yuǎn)鏡之間的距離，而非單個(gè)望遠(yuǎn)鏡口徑的大小。

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

　　沈志強(qiáng)說：“這樣設(shè)置是為了要保證所有8個(gè)望遠(yuǎn)鏡都能看到這兩個(gè)黑洞，從而達(dá)到最高的靈敏度和最大的空間分辨率。”

　　正式拍攝

　　8個(gè)望遠(yuǎn)鏡北至西班牙，南至南極，它們將向選定的目標(biāo)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(xué)家們的觀測窗口期非常短暫，每年只有大約10天時(shí)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(shí)間上的限制，拍攝對天氣條件要求也極為苛刻。

　　“因?yàn)榇髿庵械乃畬�這一觀測波段的影響極大，水會影響射電波的強(qiáng)度，這意味著降水會干擾觀測。” 沈臺說，“要想視界面望遠(yuǎn)鏡順利觀測，需要所有望遠(yuǎn)鏡所在地的天氣情況都非常好。”

　　按照要求，計(jì)劃選擇的8個(gè)望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡在時(shí)間上完全同步。

　　北京時(shí)間2017年4月4日，事件視界望遠(yuǎn)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(shí)間4月11日。

　　觀測期間，每一個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡都收集并記錄來自于目標(biāo)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(qiáng)說：“為了確保信號的穩(wěn)定性，事件視面望遠(yuǎn)鏡利用原子鐘來確保望遠(yuǎn)鏡收集并記錄信號在時(shí)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(shí)漫長。

　　射電望遠(yuǎn)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(xué)家們描述出黑洞的樣子。

　　在觀測結(jié)束之后，各個(gè)站點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)將被匯集到兩個(gè)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(jì)算機(jī)通過回放硬盤記錄的數(shù)據(jù)，在補(bǔ)償無線電波抵達(dá)不同望遠(yuǎn)鏡的時(shí)間差后將所有數(shù)據(jù)集成并進(jìn)行校準(zhǔn)分析，從而產(chǎn)生一個(gè)關(guān)于黑洞高分辨率影像。

　　此后，經(jīng)過長達(dá)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。