为什么天眼没看到黑洞?

用户1955666951499


为什么天眼没看到黑洞?

其实这也是当时笔者的疑问,但查了相关数据后就释然了!因为很多人猜测的方向从技术角度转向了政治角度,这明显是不正确的,那么我们就从技术角度来说明下天眼为何没有参与“事件视界望远镜计划”(EHT)

上图是望远镜的典型技术参数,当然最明显的一个特征是500M口径,如果能参与EHT计划的话即使是南方比较低纬度的目标依然具有相当大的有效口径!当然FAST参与主要是如下原因:

一、波段不适合

FAST观测的射电波段是0.3M上下,比如中子星以及中性氢(21CM)等波段都在这个附近!但此次对银心Sgr A*黑洞和M87*黑洞观测所用的波段是1.3MM,当然这是观测分辨率以及黑洞辐射波段的综合考量,因为黑洞几乎辐射全波段电磁信号,但低频明显不适合,高频大气衰减太大!

因此只能根据当前的条件选择一个折中的波段,毕竟空间射电望远镜或者光学望远镜阵列明显不符合实际技术要求!因此FAST没有参与也是非常自然的事情!

那么FAST能改造吗?

首先要把这些个孔堵上!要不然1.3MM的亚毫米波段哦的射电信号损耗可大了!但问题是FAST是一个露天,并且朝天不可改变角度的固定式射电望远镜,一旦下雨就变成一口直径500M的超级鱼塘了!

然后要将接受头的波段换成亚毫米波的,否则增益严重影响!

其次后续处理信号部分设备统统更换,否则无法处理这个更高波段信号了!

改完后,FAST也无法独立工作,因为口径不够,想要在1.3MM波段观测黑洞的话需要地球口径的望远镜,只能和其他射电望远镜阵列配合,不可能独立完成!那么请问这样改值吗?

当然没有这个必要,不如选址重新建设一座亚毫米波段观测阵列!

二、参与事件视界望远镜的地理位置要求

各位从上图的射电望远镜干涉阵列的地理位置有发现什么特征吗?除了西半球几乎所有的合乎条件的望远镜之外,东半球一座都没有,是不符合技术要求吗?并不是,因为地理位置不适合,这个EHT望远镜要求是整个地球口径!

那么很简单,即要求所有望远镜模拟扇面阵列是同时工作的,很明显另半个地球的望远镜并不符合要求,当位于智利的阿塔卡马大型毫米波亚毫米波阵列(ALMA)主观测位置选定时,那么能参与的望远镜就固定了!

所以,各位也不必在意,毕竟FAST本来就不是为了黑洞而生,当然也不必为了无法观测黑洞而苦恼,它有的是用武之地,现在的观测行程满满的!


星辰大海路上的种花家


现在全球的望远镜都没办法单独观测黑洞,黑洞照片的由来是利用分布在全球的8座大型天文台共同捕捉信号才成功拍到,天眼的观测波段、所处位置使得没能参加此次观测。

中国天眼是目前世界上单一口径最大的射电望远镜,可以观测非常“暗淡”的宇宙现象,设计初衷是巡视宇宙中的中性氢、搜寻脉冲星等任务,至今还在测试验收阶段,但是已经发现了几十颗脉冲星,观测灵敏度是很高的。但是用于观测黑洞还是难了点,距离地球最近的就是银河系中央的黑洞,距离地球2.6万光年,加上各种天体和星际尘埃的遮挡、黑洞周围的信号也是向四周发射的,达到地球后信号非常分散,天眼的反射面积还是小了点,加上观测波段的限制,使得天眼难以观测黑洞。

黑洞照片是利用EHT(事件视界望远镜),这并不是一台望远镜 ,而是利用分布在美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极的8台大型射电望远镜天线组成的观测阵列,将分散在地球各处的信号汇总起来,且主要观测毫米波段的信号,相当于组成了一架反射面积达到地球规模的望远镜,综合起来就超越地球上任何一台射电望远镜的观测能力。我国天眼的观测波段主要是0.3m波段的,与EHT的要求不是很相符,加上观测时需要天线同步,天眼所处的位置也使得难以加入此次观测。但这么大的天文观测项目,我国自然也参与了,在处理EHT获取的海量数据上提供了帮助。

中日韩也组建有类似的观测体系,我国天眼作为最大口径的射电望远镜,未来也可能参与类似的项目,有它的加入,对所有此类观测项目都是有好处的。


来看世界呀


此次拍摄的黑洞事件视界照片是由位于美国、智利、墨西哥、法国、格林兰岛和南极六个地方八个毫米级射电望远镜组成的观测阵列拍摄,任何单一的射电望远镜都无法完成这样的工作。

这个观测阵列应用的是甚长基线干涉测量技术(VLBI),这是一项诺奖级别的技术。可以实现观测阵列等效于一台直径为地球大小的射电望远镜,唯一缺点是数据太庞大。例如这一次的首张黑洞照片在2017年4月5日-4月14日期间已经获得数据,而后续处理的时间大约用了两年。而我国天眼没有参加这个观测矩阵的主要原因就是观测波段的问题,由于这一次观测的两个黑洞一个是距离我们5500万光年的M87中心黑洞,一个是距离我们2.6万光年的银河系中心黑洞。观测它们需要极高的分辨率,由于黑洞周围吸积盘和喷流的活跃会释放大量杂乱的信号。

只有那些频率高波长短的信号才是我们需要的,这一次事件视界望远镜定的观测波长是1.3mm,而我国的天眼观测波长是厘米级的,大约是0.3m。从这一点是就意味着天眼不会加入观测阵列。

其实还有一点大家没有注意的是事件视界望远镜早在2013年初就开始计划筹备,而我国的天眼那个时候正在建造初期,自然不会被考虑在内。现在天眼投入使用截止到18年底已发现59颗优质的脉冲星候选体,其中有44颗已被确认为新发现的脉冲星。

期待后续天眼更多的发现!



科学黑洞


天眼和其它几个大型射电望远镜因是利用地形固定在地面上,它们只能利用地球的自转与公转来巡天,因而不能长时间固定观测某个天体,或与其它望远镜同步构成更大的虚拟望远镜对空观测,因而,就其观测天域范围来说是有限的,接收波段范围也是不同的,有它的专长。


风轻云淡137837366


中国的天眼是射电望远镜,射电望远镜是主要接收天体射电 波段辐射的望远镜。


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