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首张银河系中心黑洞发布EHT创始主任多尔曼透露背后“新技术”

北京时间5月12日晚上9:00,全球天文爱好者在线云围观来自银河系中心的大事件——天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞首张照片。

这张照片的出现直接为这个有着浪漫名字——人马座A*(Sagittarius A*:Sgr A*)的天体,一个真实存在的证据。

该照片由事件视界望远镜(EHT)合作组织国际研究团队,通过分布在全球的8个射电望远镜组网“拍摄”而成。

事件视界的意思,即光线也无法逃脱的黑洞边界。这个“黑洞捕手”继2019年4月公布人类历史上第一张黑洞照片、2021年3月公布M87超大质量黑洞影响之后,今天再一次震撼全球。

因为黑洞不发光,所以我们看不见黑洞自身,但绕转的发光气体给出了其存在的信号:一个被亮环状结构围绕的暗弱中心区域(称之为阴影)。照片上显现出的(射电)光都是由该黑洞的强大引力弯曲所致,这个黑洞的质量超过了太阳质量的四百万倍。

最新发布的这张照片是EHT团队将从Sgr A*的2017年观测数据中提取出的不同照片平均而成(如下图)。

这是一张期待已久的关于河系中心的大质量天体的真面目肖像。来自天文与天体物理研究所的EHT项目科学家Geoffrey Bower说,“这些前所未有的观测极大地提升了我们对银河系中心所发生一切的认识,并为了解超大质量黑洞如何与周围环境相互作用提供了全新视角”。EHT团队的研究成果今天以特刊的形式发表在《天体物理学杂志通信》。

事件视界望远镜中心的创始主任、2020年基础物理学突破奖得主谢普德·多尔曼(Sheperd DOELEMAN)2021年10月31日举行的第四届世界顶尖科学家论坛“天文观测与光学前沿论坛”上,曾详细介绍了对银河系中心超大质量黑洞的观测,并介绍了最前沿的观测方法。

在利用了现在的观测基础设施、摩尔定律的数字信号处理能力、以及开发的新算法之外,EHT团队还开发了“全色法”的方法得以观测。

“我想指出的另一件事是我们使用了全色法。为了阐述我们的结果,需要在全球范围内使用多个不同的天文台进行观测。我们不仅整理现有的射电天文学望远镜,还在x射线、万亿电子伏(TeV)和红外波段对M87黑洞进行全面观测,并很快就看到了位于银河系中心的,“人马座a*”黑洞。”多乐曼介绍。(详见今日二条演讲全文)。

在回答WLF“黑洞研究对人类的影响”的提问时,带着黑洞徽章的多乐曼深情地说,“有意思的是,黑洞不会影响我们的日常生活,但它们给我们提供了新的视角。通过向人们展示它们的样子,我认为这拉近了科学与人们的距离,会影响人们对宇宙的看法,把人和宇宙连接起来。”

多乐曼把EHT的科学家们比喻成冒险者,正在向人们讲述黑洞的故事,而讲故事是“我们文化中非常重要的一部分。”

多乐曼在多次演讲中表示,EHT项目是国际科学合作的典范。自2006年开始,三座望远镜使用VLBI技术进行连线年,EHT会议首次正式举办,确立计划的科学目标、技术计划和组织架构等。

经过多年发展,EHT逐渐从一个松散的团队,成长为全球十余个国家、数十家研究机构、数百位科研人员参与的国际科学合作组织。2020年,EHT项目荣获基础物理科学突破奖,来自全球多个国家的347位科学家分享了300万美元奖金,其中包括多位中国科学家。

多尔曼强调:“EHT项目的成功印证了‘独行者步疾,结伴者行远’。它向全人类揭示了全球合作的重要性。”同时,多尔曼曾在演讲中对中国在射电干涉测量技术和太空探索方面的能力表达了重要的期待。

在本次的联合发布中,一共有来自21个国家和地区的270名成员参与了Sgr A*成果的发表,包括17位中国大陆学者,分别来自中科院上海天文台、李政道研究所、北京大学、中国科学技术大学、南京大学、中科院云南天文台、和华中科技大学。

中国科学家积极参与早期EHT国际合作的共同推动、EHT望远镜观测时间的共同申请、夏威夷JCMT望远镜的观测运行、后期数据处理分析和结果分析等。此外,2017年EHT全球联合多波段观测的2017年3-5月期间,上海65米天马望远镜作为东亚VLBI网的主力测站参加了17次对M87和Sgr A*VLBI协同观测,显著提高了东亚VLBI网的观测灵敏度,在微弱信号探测方面发挥作用。

黑洞的高清照片并非终点,EHT项目组雄心勃勃地计划拍摄黑洞的演化电影。“我们有更宏大的目标,制定了下一个‘10年计划’:通过EHT实时观测人马座A*(银河系中的超大质量黑洞)的演化过程,最终制作一部黑洞影片。”多尔曼说。

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