黑洞照片怎麼拍的？全球無線電望遠鏡聯合制作

黑洞照片怎麼拍的？全球無線電望遠鏡聯合制作

  就在4月10日晚間，全球多地聯合釋出了人類首張黑洞照片。那麼，這張黑洞照片人類是怎麼“拍攝”到的？原來，這是全球無線電望遠鏡以及科學家們合作完成的作品。這張照片，可以說是凝結著很多科學家的心血，是全人類的成果。

黑洞照片

4月10日晚間，全球多地聯合釋出了人類首張黑洞照片。照片的主角遠在5000多萬光年之外，位於遙遠的M87星系的中央，質量約為太陽的65億倍。

其實，在2017年4月，“事件視界望遠鏡”專案（EHT）中的8臺望遠鏡選定的觀測目標有兩個，另一個和地球的關係更近，正是我們銀河系的中心黑洞。那麼，為什麼這次反而沒有看到銀河系中心黑洞的照片呢？

中科院上海天文臺副臺長袁峰告訴澎湃新聞記者，給銀河系中心黑洞“洗照片”存在更多技術上的困難。正因地球在銀盤裡面，觀測中心黑洞需要透過許多恆星、塵埃和氣體，造成較強的散射效應，成像更難。

參與EHT專案理論組工作的袁峰表示，現實拍到的黑洞照片和理論計算的幾乎完全一致，這是愛因斯坦廣義相對論的又一次勝利。也正因如此，黑洞照片和科幻電影《星際穿越》中的黑洞形象相當接近，都是中間一個暗影，外面有一圈發亮的光環。畢竟，《星際穿越》的科學顧問可是諾貝爾物理學獎得主基普·索恩。黑洞的本體藏匿在陰影中，發光的部分則是黑洞周圍吸積的氣體。

黑洞圖片

M87黑洞和《星際穿越》黑洞最大的不同，在於後者有一個薄吸積盤，而M87黑洞的吸積盤較厚。

那麼，黑洞周圍的光環究竟發出的是什麼樣的光呢？具體來講，這次全球8臺無線電望遠鏡收集到了湍急的吸積氣體輻射出的波長為1.3毫米的光。

這種光比我們熟悉的可見光波長要長，其實並不存在顏色的區分，科學家們只能感應到訊號的強弱，照片中的紅色是後期處理的效果，而《星際穿越》選擇了亮黃色。

為什麼選擇這個波段？這裡面講究很大。一方面，黑洞吸積氣體在這個波段的輻射比較強。另一方面，這個波段在無線電波中算是波長比較短的。

照片的解析度與兩個主要因素相關。觀測的波長越短，望遠鏡的口徑越大，照片就越清晰。這次，科學家們運用甚長基線干涉技術（VLBI）將8臺望遠鏡組成了一臺口徑等同於地球直徑的巨大望遠鏡網路。那麼，為什麼不使用波長更短的紅外線、甚至可見光呢？袁峰解釋道，在這些波段，干涉技術還沒有那麼成熟，無法實現給黑洞拍照的目的。可以說，1.3毫米的波長正處在一個技術的平衡點上。

從源頭上來講，這些光是由黑洞吸積盤上的同步輻射產生的。氣體到了吸積盤附近，溫度變得非常高，粒子的運動速度達到了相對論性速度。在吸積盤產生的磁場裡，相對論性粒子運動就會發出同步輻射。