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事件视界望远镜

事件视界望远镜并不是一个传统观念的观测平台,而是由位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极的天线组成观测阵列,它将对银河系中央的人马座A *黑洞进行观测,捕捉黑洞周围环境的清晰图像

日前,在德国马普射电天文研究所(MPIfR)天文学家的努力下,这一望远镜的尺度再度扩大,延伸到了地球的底部南极。 [1] 2014年十二月,各国天文学家奔赴南半球:MPIfR的艾伦罗伊带领德国、智利和韩国的天文学家前往阿塔卡玛;亚利桑那大学的丹马龙带领智利和美国的科学家,飞往南极安排建设史上最大的虚拟望远镜:事件视界望远镜(EHT)。 [1]

观测银河系的中心十分困难.银河系的中心和我们之间隔着大量的尘埃和气体,只有很少一部分光能从那里到达地球.我们可以通过采集X射线、红外线以及无线电波来透过尘埃和气体窥视银河中心.即使如此,分辨包含银河系中心黑洞的那一小片宇宙,看清黑洞的影子还是太难了. [2]

要想实现这一目标,我们可以通过协调世界各地现存的射电望远镜来模拟一台地球大小的望远镜.

这正是EHT的基本原理。2007年,一个三个站点版的EHT观测到了银河系中央的黑洞人马座A,科学家们以前所未有的精度检测到了一些东西(更合适的术语是“结构”),就其尺度来看,是通常被认为能在黑洞视界附近观察到的,该结果意义重大,因为这是人类目前对黑洞这个“圣地”最详细的观测.人们当前的目标是将EHT变得更加强大,从而能够拍摄到黑洞的照片。. [2]

2014十二月,各国天文学家奔赴南半球:MPIfR的艾伦罗伊带领德国、智利和韩国的天文学家前往阿塔卡玛;亚利桑那大学的丹马龙带领智利和美国的科学家,飞往南极安排建设史上最大的虚拟望远镜:事件视界望远镜(EHT)。通过联合地球上各个望远镜,EHT将拍摄到第一张黑洞细节的照片。丹马龙说:“建造EHT的目的是验证爱因斯坦的广义相对论,了解黑洞如何吞噬物体和喷射喷流,以及证明黑洞的边缘,即黑洞的视界的存在。” [1]

2015年1月13日,阿塔卡玛探险者实验(APEX)与阿塔卡玛大型毫米波天线阵(ALMA)成功联合观测,组成一个2.08公里的虚拟望远镜,如今与7000公里外的南极望远镜(SPT)进行了连接。这是最新加入全球望远镜阵列的设备,它们通过甚长基线干涉技术(VLBI)连接在一起。更大的望远镜可以进行更敏锐的观测,而干涉可以让多个相距遥远额望远镜像一个望远镜一样工作,并且其尺度与望远镜之间的距离也被称为“基线”一样大。使用VLBI,可以通过尽可能增大望远镜的间隔而得到更清晰的观测结果。

艾伦罗伊说:“为了完成这项工作,我们不得不把这样尖端的技术放在地球上最偏远的一些地方。从夏威夷到欧洲,从北美到智利和南极,让越来越多的望远镜为我们提供更高质量和清晰度的图像,这对我们的后勤提出了挑战。” [1]

银河系中心的黑洞被称为人马座A*。尽管其质量是太阳质量的400万倍,在天文学家的眼中却显得十分渺小。它的大小与水星轨道的大小相似,距离地球约26000光年,要研究其事件视界,相当于站在纽约辨认远在德国的一枚分币上的日期。

借助其比哈勃望远镜高1000倍的分辨率,EHT可以观测到最后进入黑洞事件视界的旋流。如果广义相对论是正确的,没有光线能逃脱其强大的引力,黑洞本身是不可见的。但是,它仍然可以被当做是背景上的一个黑色轮廓。

黑洞最先被爱因斯坦的广义相对论所预测,数十年的天文观测结果也证实了黑洞的存在。绝大多数星系中心都存在一个超大质量黑洞,而较小的黑洞则处于垂死的恒星群中。银河系中已知有约25个5-10倍太阳质量的黑洞,但是没有一个能够被直接观测。

联合望远镜最先指向了两个已知的黑洞一个是银河系的人马座A*,另一个位于1000万光年以外的半人马A星系中。这项观测中,智利的APEX望远镜与相距7000公里的南极SPT进行了连接,其分辨率比以往所有对南半球天空的观测都要高。

SPT的加入增强了EHT的实力。几个新望远镜已经准备在明年加入EHT,这意味着未来的实验当中,望远镜的数目和地理距离都将是前所未有的。MPIfR的APEX、西班牙的IRAM望远镜以及法国的布尔高原望远镜也加入到了这项项目中来,它们的观测波长均为1.3mm的短波。


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