银河系中心首张黑洞照片背后：中国正规划建设亚毫米波VLBI望远镜
时间：2022-05-13 来源： 作者： 点击次数：
地球是人类的摇篮，但人类不会永远躺在摇篮里。
北京时间5月12日晚，美国、德国、中国、墨西哥、智利、日本等国同时召开新闻发布会，发布了天文学领域的又一重大成果——3354。银河系中心超大质量黑洞的首张照片发布，同时证实了黑洞的真实存在。
试图理解缺少乐器的交响乐。
这张期待已久的照片是国际研究团队“视界望远镜(EHT)合作组织”共同研究的成果，由分布在世界各地的射电望远镜“拍摄”而成。这也是EHT合作组织自2019年发布人类历史上第一张黑洞照片以来的又一重大突破，当时拍摄到的黑洞来自更远的星系M87。
资深天体物理学研究员、EHT项目科学家杰弗里鲍尔(Geoffrey Bower)评论道，“这些前所未有的观测大大增强了我们对银河系中心正在发生的事情的了解，为理解超大质量黑洞如何与周围环境相互作用提供了一个新的视角。”
科学家此前观察到许多恒星围绕银河系中心一个看不见的、致密的、大质量的天体运行，并将它命名为人马座A * (SGR A *)。最新发布的照片提供了直接的视觉证据，证明该天体是一个黑洞，黑洞的质量超过太阳的四百万倍。
2011年获得诺贝尔物理学奖的天体物理学家亚当里斯(Adam Riess)告诉《第一财经日报》:“这张照片的制作非常复杂。它是用特殊的合成望远镜拍摄的，即由许多望远镜组成的望远镜阵列。这就像一个地球大小的巨型望远镜在世界各地旅行。”
里斯进一步解释说，由于地球上并非所有地点都有望远镜，这就增加了拍摄的难度。“这就像试图理解一首缺少乐器的交响乐的演奏。不同的乐器会在不同的日子出现，然后你需要通过大量的分析拼凑出交响乐(画面)真正演奏的是什么。”告诉里斯第一财经记者。
为了拍下这张黑洞的照片，分布在全球6个地方的8台射电望远镜组成了一个视界望远镜阵列，对人马座A*进行了多次夜间观测，每次连续收集数小时的数据，就像照相机的长时间曝光一样。
聚集来自世界各地80个研究机构的300多名研究人员组成EHT合作组织的想法得以实现。除了开发复杂的工具来克服成像中的挑战，研究团队还花了5年时间用超级计算机合成和分析数据，编制了一个前所未有的黑洞模拟数据库，用于与观测结果进行严格对比。
"拍摄黑洞的照片有几个困难."一位天体物理研究人员告诉第一财经记者，“首先，由于黑洞不发光，人们看不到黑洞本身，但旋转的发光气体会给出黑洞存在的信号；其次，由于银河系中心的黑洞距离地球太远，需要通过新的观测技术，而EHT就是观测武器。”
拍小狗追尾巴的照片。
具体来说，人马座A*距离地球大约27000光年，从地球上看，它的大小和月球上的甜甜圈差不多。此外，由于人马座A*的质量仅为M87*黑洞质量的1500%，因此也被称为“温柔巨兽”。
天文学家说人马座A*的质量更小，但变化更快。气体围绕M87*转一圈需要几天到几周的时间，但气体可以在几分钟内围绕人马座A*转一圈，这意味着拍摄人马座A*的照片更加困难。
“也就是说，当EHT在观测人马座A*时，超大质量黑洞周围旋转气体的亮度和模式也在时刻快速变化。”亚利桑那大学天文系和数据科学研究所图尔德天文台的EHT科学家陈志群(Chi-kwan Chan)解释说，“这有点像拍一张小狗追逐尾巴的清晰照片。”
上海天文台台长、EHT合作国内协调员沈志强在上海的发布会上告诉包括《第一财经日报》在内的媒体：“拍摄一张黑洞的照片涉及大量的模拟和仿真工作，因为它周围的气体在不断旋转，需要不同提取照片的平均效果才能显示黑洞的最终面貌。”
e57b3a28cb452431391a89a72.jpg" id="1"/>沈志强介绍称，中国天文科学家参与了黑洞前期观测技术的预研，对黑洞大小、拍摄图片分辨率极限等研究推测，并对大量观测数据进行VLBI（甚长基线干涉测量）数据处理。
“我们正在规划建设中国的亚毫米波VLBI望远镜，以期参与到对马座A*的24小时不间断的接力观测中。”沈志强表示。
目前，已有更多望远镜参与到联合观测中，EHT的持续扩展和技术革新也将使科学家未来能分享更多黑洞照片。沈志强表示：“下一代EHT的目标是能够拍摄一部银河系中心黑洞的’电影’。”
全球的科学家们都表示，他们对于这个新发现的黑洞非常喜欢。“它比我们在过去十年模拟环境时所希望的更温和、更合作。”美国亚利桑那大学天文学家厄泽尔（Feryal Özel）在华盛顿举行的新闻发布会上称其为“温柔巨兽”。
哈佛-史密森尼天体物理学中心天体物理学家迈克尔·约翰逊（Michael Johnson）称该黑洞“虽然贪婪，但效率低下”，“吃的物质相对较少”。
科学家已经开始使用这些新的数据来检验超大质量黑洞周围气体行为的相关理论和模型。目前这个过程尚不完全清楚，但被认为对星系的形成和演化起了关键作用。而通过比对马座A*和M87*两个质量相差1500倍以上的超大质量黑洞的差异，科学家还能够获得关于极端环境下引力的信息。
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