银河系心脏内怪兽曝光!人类第二张黑洞照片公布,距离仅2.7万光年(2)

2022-05-13 13:30     腾讯

为啥这个黑洞离得近,却更难拍?

不过,虽然人马座A*离我们近得多,但要给它拍照,却比M87*要困难得多。

其中一个主要原因是:周围物质绕人马座A*旋转速度太快。

人马座A*周围的物质在短短几分钟内就绕它转一圈,M87*周围的物质则要几天到几周的时间,这导致人马座A*周围气体的亮度和模式变化极快。打个比方来说,就像 「试图拍一张追着自己尾巴飞跑的小狗的清晰照片」一样困难。

在二者的体量对比上,研究人员做出了一个形象的比喻。

「如果人马座A*真的就是一个甜甜圈那么大,那么M87*就相当于一座足球场。不过,无论大小或周围环境如何,有一点是一样的,一旦你到达黑洞的边缘,引力就会接管一切。」

除了变化速度更快之外,对人马座A*拍照的另一个难题是,目标太小。

人马座A*的质量只相当于M87的黑洞的不到千分之一,从体积上看,它只比太阳宽30倍左右,所以尽管距地球比M87*近得多,但是却更难捕捉。

而且,由于围绕人马座A*的物质较少,人马座A*也显得比较暗淡。

斯坦福大学的天体物理学家Roger Blandford说:「人马座A*周围的质量供应非常低,从本质上说,它已经快被饿死了。」

为了解决「照片难拍」的问题,EHT使用了名为「甚长基线干涉测量法」的技术来生成黑洞图像。

研究人员将分布在从南极到西班牙世界各地的多个天文台的视图进行结合,实际上将地球变成一个巨大的虚拟望远镜。

全球八个天文台参与了此次观测,包括(左上角起,顺时针方向)墨西哥的大型毫米波望远镜;南极望远镜(图中绿色为极光);亚利桑那州格雷厄姆山上的亚毫米波望远镜;以及夏威夷大岛毛纳克亚山顶的亚毫米波阵列

就像光学望远镜上更大的镜面可以提供更好的视野一样,这个有着地球大小的虚拟望远镜的巨大镜面,让捕捉到人马座A*黑洞的图像成为可能。

300多人耗时5年,数据塞满1000多块硬盘

尽管如此,这次公布的这个新的「甜甜圈」照片,也花费了研究人员整整5年时间。

实际上,这张新图和3年前的M87*一样,都是2017年拍摄的。分布在世界各地的八台望远镜在连续10个晚上收集了人马座A*的视图。

而耗时最久则的是海量信息数据的收集和处理。哈佛-史密森尼天体物理学中心的EHT数据科学家Lindy Blackburn表示,收集的信息量非常大,无法在互联网上发布。

装满数据1000多个特制硬盘被运回两个处理设施,一个在波士顿附近的Haystack天文台,另一个在德国波恩的马普射电天文研究所。

这些海量数据经过超级计算机的整合分析,用人工智能算法对比补足,编纂了前所未有的黑洞模拟数据库与观测结果进行严格比对,最终耗时5年才最终发布。

此次人马座A*图片的发布,是全球科学研究人员共同合作的结果。据统计,全球共有80多家科研机构的300多名研究人员参与了本次合作研究。

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