作為宇宙中最黑暗品質最密集的物質, 黑洞為眾多科幻小說和電影提供了精彩的素材和設定。 只能在科幻電影裡看到的黑洞, 到底長啥樣?如今, 人類終於要給黑洞拍攝第一張“照片”了。
>>用啥拍?
由8個射電望遠鏡組成虛擬望遠鏡網路
從廣義相對論推知而來的黑洞, 確鑿地存在於無數觀測資料之中, 但我們並不知道它在現實中的真實模樣。 人類在2015年第一次聽到了兩個黑洞相互繞轉合併所產生的引力波之聲, 如今科學家們又在為親眼目睹黑洞真容而努力——人類終於要為黑洞拍下第一張真正的照片了。
就在今年的4月5日到14日之間, 來自全球30多個研究所的科學家們將開展一項雄心勃勃的龐大觀測計畫, 利用分佈於全球不同地區的8個射電望遠鏡陣列組成一個虛擬望遠鏡網路, 人類或將第一次看到黑洞的視介面。 這個虛擬的望遠鏡網路被稱為“事件視界望遠鏡”(EHT), 其有效口徑尺寸將達到地球直徑大小。
根據理論推算, 銀河系中應該存在著上千萬個恒星量級的黑洞, 可到目前為止, 我們只確認了20多個黑洞的存在, 此外還有四五十個黑洞候選體。
>>怎麼拍?
間接方式來探測黑洞
每年只有10天視窗期
由全球不同地區8個射電望遠鏡組成的“事件視界望遠鏡”5日開啟, 這個口徑相當於地球直徑的虛擬望遠鏡將在未來10天內嘗試觀測銀河系中心的超級黑洞“人馬座A*”。
黑洞是一種體積極小、品質極大的天體, 具有非常強的引力, 在它周圍的一定區域內, 連光也無法逃逸出去, 這一區域稱為“事件視界”。 “事件視界望遠鏡”實際上嘗試觀測的是黑洞的“事件視界”。
可是, 既然天文學家們根本看不到黑洞, 他們是怎麼確定“黑洞就在那裡”的呢?黑洞自身不發光, 難以直接探測, 大大小小的望遠鏡對於直接觀測遙遠黑洞力有不逮。 科學家們便只能夠“曲線救國”, 採用一些間接方式來探測黑洞——比如觀察吸積盤和噴流。 在某些時候, 恒星量級的黑洞會存在于一個恒星周圍, 將恒星的氣體撕扯到它自己身邊, 產生一個圍繞黑洞旋轉的氣體盤,
目前, 科學家們利用8個位於不同地方的望遠鏡在同一時間進行聯合觀測, 而且要保證所有8個望遠鏡都能看到黑洞, 從而達到最高的靈敏度和最大的空間解析度, 留給科學家們的觀測視窗期非常短暫, 每年只有大約10天時間(對於2017年來說, 是在4月5日到4月14日之間)。
>>難不難?
距離地球2.6萬光年
猶如給月球上的葡萄柚拍照
“人馬座A*”黑洞距離地球2.6萬光年之遙, 黑洞品質約相當於400萬個太陽,
給黑洞拍照並不容易, 無法即拍即得, “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於黑洞的資料資訊, 用資料向科學家們描述出黑洞的樣子。 天文學家需要用幾個月來整理分析這10天獲得的觀測資料, 預計2018年發佈第一張黑洞“照片”。
無論我們最終得到的黑洞圖像是什麼樣子——是像電影畫面一般壯觀恢弘, 或只有幾個模糊的圖元點——“事件視界望遠鏡”都意義非凡, 這是我們在黑洞觀測史上邁出的重要一步。