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黑洞照片會一張接一張 壞消息……

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zhcvl 發表于 2019-4-12 09:16:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
海外網4月11日電 昨晚,黑洞揭開神秘面紗!這張“被一圈強光圍繞的黑色斑點”,你還滿意嗎?


圖源:EHT

很快這張照片就被全球網友玩壞,被形容成甜甜圈、風火輪、橙子,還有人求同款美瞳色號。更有網友預測黑洞照片將成為“錦鯉”:吸走所有煩惱。

這張略顯“模糊”的照片背后,凝聚了包括中國大陸16學者在內的全球200多位科研人員的心血,在全球6地利用8臺射電望遠鏡觀測,并歷時2年時間完成照片“沖洗”。

照片“模糊”?科學家這樣解釋

“事件視界望遠鏡(EHT)的創建是一個艱辛的項目!眳⑴c國際合作的中方科學家、中國科學院上海天文臺臺長沈志強告訴海外網,“現在公布的是第一張黑洞照片,未來就會一張接著一張,就觀測本身來講,這是實實在在的‘從0到1的突破’!

對于公眾關心的“第二張照片”何時面世,沈志強笑著說:“這個不好講,說不定很快。我們2017年觀測了兩個目標:M87星系中心黑洞和銀河系中心的人馬座A*黑洞,此次公布的是前一個!

至于第二張照片能否更“清晰”,沈志強透露,相比第一張不會有實質性差別,因為兩張照片是同一時間觀測的!敖o黑洞拍照的分辨率,相當于從地球看月亮上的一個橘子,或者說是坐在紐約咖啡館里可以看到巴黎的一張報紙!蔽磥砝梅直媛矢叩耐h鏡,才會有更好的呈現效果。

中國科學院上海天文臺研究員路如森解釋稱,與光學照片的清晰度類似,根源在于分辨率。要想提高望遠鏡的分辨率,需加寬望遠鏡的有效口徑。盡管現在的亞毫米望遠鏡基線已達到了1萬公里,但空間分辨率剛達到黑洞視界面的尺寸,所以在觀測的有限區域內,就相當于只有有限的幾個像素,最終呈現的照片看起來比較模糊。

對于照片為啥看起來像個甜甜圈,且一邊亮一邊暗,沈志強向海外網解釋稱,照片展示了一個中心暗邊緣明亮的環狀結構,這就是黑洞投下的“陰影”。由于黑洞的自轉引起的多普勒效應造成了我們所看到的南邊比北邊亮。而且看到的顏色不是真的顏色,因為那是射電波,沒有顏色。天文學家用顏色來描繪,是“偽色成像”。

從觀測數據到沖洗照片!他們都經歷了什么

從觀測黑洞到“沖洗”照片,上海天文臺的參與者們都記憶猶新,稱在看到黑洞真容那一刻,是激動的。

“在4000米海拔的高山上,呼吸都困難,為了保證觀測順利進行經常通宵工作!甭啡缟貞浧鹪谙耐挠^測時的情景。

從2017年開始,EHT決定協調組織整個陣列的聯合觀測,時間選定在每年的4月份前后,視天氣條件遴選出5天實施觀測。

中國科學院上海天文臺3位專家江悟、路如森、高峰在一篇回憶文章中寫到:我們和其他的同行在那里接受高原環境培訓,簡單來說就是多看少動,多喝水。然后會在海拔2800米處的半山腰基地停留。在這里,EHT同行分成兩個小組,分別負責前半夜和后半夜的觀測,一方面關注山頂的天氣,一方面等待EHT最終觀測的通知。

“對天文學家來說,這也是一次難得的與同行當面交流的機會,所以大家都喜歡圍坐在一起交流和討論!甭啡缟硎。

提起正式觀測,他們更是歷歷在目!拔覀円话闾崆皺z查設備狀態,確認各個環節都正常,然后才著手準備正式執行觀測任務。當地有經驗的觀測同行會幫控制天線,比如操作天線對準目標源,每隔一段時間進行指向確認和對焦等!

保持對望遠鏡系統噪聲溫度的連續測量和記錄很重要,這是后面黑洞成像重要的幅度校準輸入。對這些工作,各國參與者們都做得一絲不茍,在相互關心和鼓勵下,幾天堅持下來也毫無倦意,碰到問題都能及時解決。

據沈志強介紹,全球EHT項目合作人員有一個專屬的交流平臺。在交流當中各國學者從問題出發,積極討論。這是一個非常好的交流平臺,而且大家的參與度和積極性很高,有時候一打開郵箱,消息多得都看不過來。

路如森介紹說,觀測后的兩年,照片開始進入“沖洗階段”。搜集到的數據必須經歷復雜的計算機處理過程。由于數據量實在太大,以至于不能靠網絡傳輸,于是EHT采用了最傳統的方法——“物理運輸”:這些硬盤被空運至被稱作相關器的高度專業化超級計算機進行合并處理。這些超級計算機位于馬普射電所和麻省理工學院海斯塔克天文臺。在那里,合作開發的新型計算工具將精心處理數據并轉換為圖像。

人類完成了不可能!中國貢獻了這些力量

“我們取得的觀察結果非常重要,質量也讓人驚喜!钡聡R克斯·普朗克射電天文研究所所長安東·岑蘇斯告訴中國媒體,“我們希望借此驗證廣義相對論的有關預測,并了解星系的形成和演化。終極目標是從天文領域認識自然,了解宇宙的形成!

“我們已經完成了上一代人認為不可能做到的事情!”EHT項目主任、美國哈佛-史密森天體物理學中心的謝潑德杜勒曼稱在美國新聞發布上表示,“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!

“這是人類獲得關于黑洞的第一個直接視覺證據,證實了愛因斯坦廣義相對論在極端條件下仍然成立,也將幫助回答星系中的壯觀噴流如何產生并影響星系演化等諸多前沿問題!鄙蛑緩娬f。

回顧與國際同行的合作,路如森表示:“作為長期深度參與‘事件視界望遠鏡’國際合作的研究人員,我覺得這張黑洞照片是科學共同體的努力結果?茖W對人類發展至關重要,人類的科學共同體也是人類命運共同體的重要組成部分!

首張黑洞照片是國際大科學合作計劃的結晶,全球有200多位科研人員參與了這一項目,其中中國大陸學者16人,分別來自上海天文臺8人,云南天文臺1人,高能物理所1人,南京大學2人,北京大學2人,中國科學技術大學1人,華中科技大學1人。另外,還有部分來自中國臺灣地區的學者。

岑蘇斯對于中國同行的貢獻給予肯定:“中國科學院上海天文臺直接參與了位于美國夏威夷的JCMT望遠鏡對黑洞的觀測,中國其他科研機構的多名研究人員也以不同形式參與了后期數據的分析和解讀!

中國科學院國家天文臺副臺長薛隨建也指出,這次“算是重在參與”,但為在相關科研領域“機制性參與國際合作組織、逐漸發揮越來越重要的作用,做出了良好的示范”。

正如霍金所說:“為什么要研究黑洞,因為它就在那里!币晃粐姨煳呐_工作人員對海外網說,首張黑洞照片公布還有另外一層積極意義,那就是能激發公眾對科學探索的熱情,給一批年輕人埋下科學研究的種子。(海外網 張琪)

(綜合新華社、中國江蘇網、上觀新聞、返樸微信公眾號等媒體報道)
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