數百名科研人員參與合作的 「事件視界望遠鏡」 項目昨日發布人類歷史上首張黑洞照片。 路透社
【香港商報网訊】神秘天體黑洞終於被人類「看到」了。數百名科研人員參與合作的「事件視界望遠鏡」項目昨日在全球多地同時召開新聞發布會,向世人展示他們拍到的第一張黑洞照片。這一由200多名科研人員歷時10餘年、從四大洲8個觀測點「捕獲」的視覺證據,證實愛因斯坦廣義相對論在極端條件下仍然成立。
像甜甜圈 橘紅色部分係射電
「事件視界望遠鏡」項目主任、美國哈佛史密森天體物理學中心的杜勒曼昨日在華盛頓說:「我很高興地宣布,我們首次看到了曾認為不可見的東西,而這只是開始。」除華盛頓外,中國上海和台北、智利聖地亞哥、比利時布魯塞爾、日本東京和丹麥靈比也同時召開發布會。美國《天體物理學雜誌通訊》以特刊形式通過6篇論文發表這一重大成果。
露出真容的黑洞位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心,距離地球5500萬光年,質量約為太陽的65億倍。它的核心區域存在一個陰影,周圍環繞一個新月狀光環。看上去有點像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的「陰影」,明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤。中國物理學家李淼解釋道:「高速旋轉會產生摩擦發生電波。我們看到的橘紅色部分,其實是肉眼不可見的射電,只是在後期處理中染色,讓大家可見。」
多國聯合觀測望遠鏡同時拍照
上世紀初,愛因斯坦提出廣義相對論預言了黑洞的存在。這是一種體積極小而質量極大的天體,引力非常強,以至於周圍一定區域內連光也無法逃逸,這一區域被稱為「事件視界」。「事件視界望遠鏡」就是為觀測黑洞的「事件視界」而設計的。
為提高望遠鏡空間分辨率,來自全球多個國家30多個研究所的200多名科研人員開展了一項龐大的觀測計劃,他們將分布在全球不同地區的多個射電望遠鏡組成一個陣列進行聯合觀測,相當於一台口徑為地球直徑的超級望遠鏡。包括中國科學院上海天文台在內的一些中國機構參與觀測和數據處理。中科院國家天文台副台長薛隨建說,此次參與為中國今後在相關國際合作中發揮更重要作用做了良好示範。
2017年4月,從美國夏威夷到智利、從伊比利亞半島到南極的這些望遠鏡在同一時刻對準M87中心黑洞拍照,其難度相當於從地球上給月球表面的一個橙子成像。照片經過近兩年的數據處理及理論分析後「沖洗」完成。
照片給出黑洞這一極端天體存在的最直接證據,驗證了廣義相對論,也將幫助回答星系中的壯觀噴流如何產生並影響星系演化等諸多前沿問題。
項目科學委員會主席、荷蘭奈梅亨大學教授法爾克說:「黑洞是時空盡頭,存在一些我們想破解的謎團。首次給黑洞拍照可能幫助我們朝?解開這些謎更進一步。」美國哈佛大學理論物理學家洛布形容:「百聞不如一見,一圖抵千言。」
【特稿】首張黑洞照片意義非凡
人類獲得的首張黑洞照片昨日面世。這一重大科學成果由全球多國科研人員歷經數年合作完成,三大意義值得關注。
係天文學重要里程碑
幾十年來,黑洞引發人們無數遐想,但沒有人知道它的真正模樣。正因為這個,第一張黑洞照片才備受期待,被譽為「非凡的科研成果」,是天文學上的「重要里程碑」,「具有歷史性意義」。
給黑洞拍照的「事件視界望遠鏡」項目科學委員會主席、荷蘭奈梅亨大學教授法爾克表示,黑洞涉及人類對宇宙的根本了解。美國亞利桑那大學天文學副教授馬羅內認為,黑洞之所以重要,是因為它在長時間尺度上會影響宇宙演化。但人們並沒有完全了解黑洞如何吞噬物質,然後又將其中一部分以接近光速向外噴射,影響其所在星系。黑洞照片不僅將為廣義相對論提供新信息,也有助於了解黑洞噴流的形成過程。
完成不可能做到的事
由於光線無法逃出黑洞,科研人員要拍的實際上是黑洞產生的「陰影」以及周圍的吸積盤等,從而描繪出黑洞的輪廓。「事件視界望遠鏡」項目主任、美國哈佛史密森天體物理學中心的杜勒曼總結說:「我們已經完成了上一代人認為不可能做到的事情。」「技術的突破、世界上最好的射電望遠鏡之間的合作、創新的算法都匯聚到一起,打開了一個了解黑洞的全新窗口。」
中國將發揮更多作用
在「事件視界望遠鏡」項目中,中國科學院天文大科學研究中心(國家天文台、紫金山天文台和上海天文台)參與了位於美國夏威夷的東亞JCMT望遠鏡對黑洞的觀測,多名中國學者是此次黑洞照片相關論文的作者。太空可能是中國未來能發揮更多作用的地方。法爾克說,今後要拍攝更好的黑洞照片,就需要比地球還大的望遠鏡,這就需要走向太空,「中國在射電干涉測量技術和太空探索方面的能力正快速增長,我期待未來中國能成為這個領域的重要一員」。