黑洞望遠鏡從地球表面進行創紀錄的觀測

在遙遠星系的測試圖像中，一系列事件視界望遠鏡實現了從地球上獲得的最高分辨率觀測。

這一成就使我們掌握了更壯觀的超大質量圖像黑洞，提供比迄今為止獲得的圖像詳細 50% 的未來改進 - 那些M87*、超大質量黑洞5500 萬光年之外，以及射手座 A*（Sgr A*），位于我們銀河系中心的超大質量黑洞。

僅使用構成事件視界望遠鏡 （EHT） 陣列的少數望遠鏡拍攝，新的觀測結果沒有產生任何新圖像。為此，需要整個數組的全部功能。

但該實驗成功地以地球表面有史以來最好的分辨率觀測到宇宙，以相對較高的 345 GHz 頻率探測到遙遠的紅外光，其波長僅為 0.87 毫米。

“借助 EHT，我們使用 1.3 毫米波長的觀測看到了第一批黑洞圖像，但我們看到的由光在黑洞引力下彎曲形成的亮環看起來仍然模糊，因為我們處于圖像清晰度的絕對極限。”天體物理學家亞歷山大·雷蒙德 （Alexander Raymond） 說美國宇航局噴氣推進實驗室。

“在 0.87 毫米處，我們的圖像將更清晰、更詳細，這反過來可能會揭示新的特性，包括以前預測的特性，也可能是一些沒有預測的特性。”

M87* 和 Sgr A* 的圖像是一種稱為超長基線干涉測量 （VLBI） 的技術的產物，該技術涉及世界各地的許多射電望遠鏡陣列，所有這些陣列都以同步精度協同工作。

組合大量數組有效地產生了一個地球大小的收集區域;使用的望遠鏡天線越多，得到的數據就越詳細。但是有這么多望遠鏡，有大量的數據——對數據進行分類、分析和處理以生成黑洞事件視界的圖像是一項艱巨的任務。在數據收集以及分析和處理之間，每張圖像都需要投入精力、時間和人力。

盡管如此，圖像本身仍然非常模糊，只有兩種方法可以提高分辨率。首先是增加望遠鏡的尺寸。這不會匆忙發生——EHT 已經有地球那么大了。另一種是以更高的頻率進行觀察。

后一種選擇更容易實現，但并非沒有挑戰。例如，水蒸氣吸收 0.87 毫米的波比吸收 1.3 毫米的波多得多，因此在該波長處的大氣不透明度要高得多。以前的 0.87 毫米觀測需要使用太空望遠鏡，而太空望遠鏡沒有 EHT 的地球大小的收集區域。

EHT 合作開發了一種校正大氣中水蒸氣影響的方法，從而提高了陣列的效率，并允許從地球表面進行 0.87 毫米的觀測。

新的觀測結果有望實現相當于觀察瓶蓋的分辨率月亮這意味著我們可能能夠看到更小、更暗、更遙遠的超大質量黑洞。

這些觀測還意味著，通過同時對 1.3 毫米和 0.87 毫米波長的成像，我們很快就可以看到圍繞這些宇宙龐然大物旋轉的熾熱、翻騰物質的多色視圖。

“要了解為什么這是一個突破，請考慮一下從黑白照片到彩色照片時獲得的額外細節。”天體物理學家 Sheperd 'Shep' Doeleman 說哈佛和史密森尼天體物理中心以及史密森尼天體物理天文臺的。

“這種新的'色覺'使我們能夠將愛因斯坦引力的影響與熱氣體和磁場區分開來，這些熱氣體和磁場為黑洞提供能量，并發射出在銀河系距離上流動的強大噴流。”

我們非常接近對黑洞的了解，比以往任何時候都多。關注這個空間 - 史詩般的科學潛伏在事件地平線上。

該研究已發表在天文雜志.

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