事件視界望遠鏡(EHT)的口徑為什麼會跟地球直徑一樣大?

星辰大海路上的種花家


人類歷史上關於黑洞的第1張照片即將亮相,這是天文研究史上劃時代的大事件。2019年4月10日晚上9:00(北京時間),比利時布魯塞爾、智利聖地亞哥、中國上海和臺北、日本東京和美國華盛頓六個地方將召開新聞發佈會,宣佈一項與超大質量黑洞照片有關的重大成果,人類首張黑洞照片將展現在人們眼前,傳說中極難被觀測的黑洞就要露真容了,因為每一位天文愛好者都無比興奮。



這次要揭曉的兩個黑洞是銀河系中心黑洞人馬座a*和M87星系中心黑洞,人馬座a*黑洞的質量大約相當於太陽的431萬倍,M87星系中心黑洞質量約為太陽的30億倍(一說為64億倍),這兩個黑洞雖然質量巨大,但是由於距離我們非常遙遠,想看清它們的真面目可並不容易,人馬座a*距離我們約2.6萬光年,M87中心黑洞距離我們約5700萬光年,一般的天文望遠鏡都是辦不到的,所以科學家們想了一個辦法,組建了一個被稱為“事件視界望遠鏡(EHT)”的專門觀測黑洞的系統,那麼它到底是一個什麼樣的事物呢?


其實事件視界望遠鏡並不是一個傳統觀念的觀測平臺,而是由位於美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極的天線組成觀測陣列,包括8處獨立的大型天文望遠鏡陣列。

這些望遠鏡分別是:1.南極望遠鏡(South Pole Telescope);

2.位於智利的阿塔卡馬大型毫米波陣(Atacama Large Millimeter Array,ALMA);


3.位於智利的阿塔卡馬探路者實驗望遠鏡(Atacama Pathfinder Experiment);

4.墨西哥的大型毫米波望遠鏡(Large Millimeter Telescope);

5.位於美國亞利桑那州的多鏡面望遠鏡(Submillimeter Telescope);

6.位於夏威夷的麥克斯韋望遠鏡(James Clerk Maxwell Telescope,JCMT);

7.位於夏威夷的亞毫米波望遠鏡(Submillimeter Array);


8.位於西班牙的毫米波射電天文所的30米毫米波望遠鏡。

這些望遠鏡從南到北橫跨7000公里左右,從東到西跨越的距離也差不多,就是如果將它們彼此連線串聯起來,它們組成的面積將和地球的視直徑差不多,這些望遠鏡通過甚長基線干涉測量技術(VLBI)同時觀測某個黑洞,基本上可以看作以地球的視面積範圍上觀察,因此事件視界望遠鏡(EHT)也被稱為“地球一樣大的望遠鏡”。

組成事件視界望遠鏡的8處觀測臺多數都是單一望遠鏡,比如夏威夷的JCMT和南極望遠鏡;但也有望遠鏡陣列,比如ALMA望遠鏡是由70多個小望遠鏡構成,對黑洞的觀測將宏大而細緻,可以較好的得出黑洞的具體樣貌。

黑洞是宇宙間最神秘最奇特的天體,自從它被愛因斯坦廣義相對論預言存在以來(愛因斯坦本人並不認為黑洞存在),科學家們從沒有看過它的真正樣貌,2017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決定利用這8個分佈於全球不同地區的射電望遠鏡陣列組成的“事件視界望遠鏡”來觀察黑洞的視界面,他們選擇的對象就是銀河系中心黑洞人馬座a*和M87中心黑洞。之所以選定這兩個黑洞作為觀測目標,是因為它們的視界面在地球上看起來是最大的,其它黑洞要麼質量較小,要麼位置不太合適,總之都不如這兩個黑洞的觀測條件。



雖然如此,要想看到這兩個黑洞也是異常困難的,離較近的銀河系中心黑洞人馬座a*也有26,000光年,它的視界直徑大約為4500萬公里,然而由於距離太遠,這需要望遠鏡的分辨率特別高才行,據說分辨率要相當於從美國紐約看到德國柏林一枚錢幣上的日期,好在事件視界望遠鏡的分辨率也足夠強,由於跨度巨大以及甚長基線干涉測量技術的運用,它的分辨率比哈勃望遠鏡強了1000倍,相當於可看清40萬千米外一個直徑不到5釐米的物體,基本可以滿足對銀河系中心黑洞和M87中心黑洞視界面的觀測要求。經過事件視界望遠鏡的長期觀測以及科學家們的通力合作,歷史上第1張真正的黑洞照片即將展現於世人面前。



科普大世界


事件視界望遠鏡(以下簡稱EHT)是由位於美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極等地的8臺射電望遠鏡(陣列),利用甚長基線干涉測量技術(VLBI)組成的一個口徑與地球直徑相當的虛擬望遠鏡,其角分辨率為15微角秒,相當於看清40萬千米外一個直徑不到5釐米的物體。

EHT對銀河系中心以及6000萬光年外M87星系中心的兩個超大質量黑洞的事件視界在毫米波段(觀測波段:1.33毫米)進行觀測。


分享到:


相關文章: