愛因斯坦的廣義相對論已預(yù)測過這個“陰影”的存在 ， 以及它的大小和形狀 。
科學(xué)家們期望這次能直接捕獲到這個黑洞“陰影”的圖像 。
中國科學(xué)院上海天文臺研究員路如森說：“對黑洞陰影的成像將能提供黑洞存在的直接‘視覺’證據(jù) ?！?br />
路如森說：“這就必須要保證望遠鏡足夠靈敏 ， 能分辨的細節(jié)足夠小 ， 從而能保證看得到和看得清 。”
但滿足上述所有條件 ， 望遠鏡的口徑需要像地球大小 。
然而 ， 目前地球上已有的單個望遠鏡最大口徑也只有500米 。
那該怎么辦?
聰明的天文學(xué)家們想到了一個好辦法——把地球上現(xiàn)有的一些望遠鏡“組合”起來 ， 就能夠形成一個口徑如地球大小的“虛擬”望遠鏡,其所達到的靈敏度和分辨本領(lǐng)都是前所未有的 。
于是 ， 全球超過200名科學(xué)家達成了“事件視界望遠鏡”(EHT)這一重大國際合作計劃 ， 決定利用甚長基線干涉測量技術(shù) 。
沈志強說：“就是利用多個位于不同地方的望遠鏡在同一時間進行聯(lián)合觀測 ， 最后將數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析之后合并 ， 這一技術(shù)在射電波段已相當(dāng)成熟 ?！?br />
最終 ， 科學(xué)家們選定了來自全球多地的包括南極望遠鏡等8個亞毫米射電望遠鏡 。
路如森說：“它們多數(shù)都是單一望遠鏡 ， 比如夏威夷的JCMT和南極望遠鏡 。也有望遠鏡陣列 ， 比如ALMA望遠鏡是由70多個小望遠鏡構(gòu)成 ?！?br />
選定目標(biāo)
在組建大型虛擬望遠鏡的同時 ， 科學(xué)家們也在尋找著合適的拍攝目標(biāo) 。
黑洞剪影和周圍環(huán)繞的新月般光環(huán)是非常非常小的 。在拍照設(shè)備能力有限的情況下 ， 要想拍攝到黑洞照片 ， 必須找到一個看起來角直徑足夠大的黑洞作為目標(biāo) 。
科學(xué)家們甄選了一圈之后 ， 決定將近鄰的兩個黑洞作為主要目標(biāo)：一個是位于人馬座方向的銀河系中心黑洞Sgr A* ， 另一個則是位于射電星系M87的中心黑洞M87* 。
沈志強說：“由于黑洞事件視界的大小與其質(zhì)量成正比 ， 這也意味著質(zhì)量越大 ， 其事件視界越大 。我們選定的這兩個黑洞質(zhì)量都超級大 ， 它們的事件視界在地球上看起來也是最大的 ， 可以說是目前最優(yōu)的成像候選體 。”
盡管如此被選擇的兩個黑洞已是最優(yōu)成像候選體 ， 但要清晰為它拍照 ， 難度還是極其大 。
Sgr A*黑洞的質(zhì)量大約相當(dāng)于400萬個太陽 ， 所對應(yīng)的視界面尺寸約為2400萬公里 ， 相當(dāng)于17個太陽的大小 。然而 ， 地球與Sgr A*相距2萬5千光年(約24億億公里)之遙 。
沈志強說：“這就意味著 ， 它巨大的視界面在我們看來 ， 大概只有針尖那么小 ， 就像我們站在地球上去觀看一枚放在月球表面的橙子 ?！?br />
M87中心黑洞的質(zhì)量更為巨大 ， 達到了60億個太陽質(zhì)量 。
盡管M87中心黑洞與地球的距離要比Sgr A*與地球之間的距離更遠 ， 但因質(zhì)量龐大 ， 所以它的事件視界對科學(xué)家們而言 ， 可能跟Sgr A*大小差不多 ， 甚至還要稍微大那么一點兒 。
調(diào)試相機
要想看清楚兩個黑洞事件視界的細節(jié) ， 事件視界望遠鏡的空間分辨率要達到足夠高才行 。
要多高呢?
路如森說：“比哈勃望遠鏡的分辨率高出1000倍以上 。”
但也別以為 ， 只要虛擬望遠鏡陣列的分辨率足夠高 ， 就一定能成功給黑洞拍照 。
實際情況并沒那么簡單!如同觀看電視節(jié)目必須選對頻道一樣 ， 對黑洞成像而言 ， 能夠在合適的波段進行觀測至關(guān)重要 。
此前的一系列研究表明 ， 觀測黑洞事件視界“陰影”的最佳波段是約為1毫米 。
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