距离更近,为什么更难拍到?
黑洞虽然很大(直径 4400 万公里),但离地球实在太远。
为了一睹其真面目,2017 年,国际研究团队事件视界望远镜(EHT)合作组织开始将分布在包括南极在内的不同地方的 8 台毫米波望远镜联网,组成相当于地球直径的虚拟望远镜(地球直径 1 万 2 千多公里)进行拍摄。
具体来说,利用甚长基线干涉测量技术,科学家们在地球上记录无线电波到达的信号,并用高精度的原子钟进行同步。
有了来自不同观测站望远镜的数据,科学家们就能重建出一幅发生在数万光年之外的图像。
大家可能还记得第一张黑洞照片也是这个组织拍到的。
不过它们都同时于 2017 年开拍,为什么这个黑洞多花了 3 年?而且还在这个黑洞的距离离地球这么近的情况下。
原因其实有很多,比如:
1、相比 M87 星系中心黑洞的质量太小,导致它周围物质运动的速度要快很多。这就导致原本好几天时间里的变化,现在变成了在几分钟左右内就会发生,所以观测难度更大。
2、尺寸太小,导致其事件视界小而暗淡,对事件视界望远镜的观测提出了更高的要求。
所谓 " 事件视界 " 就是指黑洞中光线无法逃出的范围,在 " 事件视界 " 之外的光线会被弯曲,但是有几率逃出黑洞引力的 " 魔爪 ",让我们得以看见黑洞。
3、活跃度更低,此黑洞大概 1000 年才能吞噬一倍太阳质量的物质,开疆扩土的效率仅是 M87 星系黑洞的百分之一。这就导致它的吸积盘光芒较弱,很难被望远镜捕获。
靠近黑洞的物质落入其中之时,会形成像排水孔周围一样的漩涡,称为吸积盘。在这个过程中,气体因引力势能得到释放被加热到几百万度,发出强烈的光。
4、周围环境的干扰更多,主要是此黑洞所在的银河系中心区域,星光缭绕,尘埃密布,会遮挡射电望远镜的观测视线。
由此可见,这张照片的来之不易。
但这只是天文学家们未来研究中的一小步,EHT 还将拍摄气体绕转黑洞的动态过程,尝试对爱因斯坦广义相对论进行验证、探索黑洞周围的物质吸积和喷流的形成及传播等等。
最后,需要提到的是,来自上海天文台、华科大、上交大、中科大以及南京大学的我国 17 名科学家作为 EHT 的一员,也参与了这张照片的拍摄,负责了理论分析等方面的工作。