阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的延时设置。
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的延时设置。ESO / C。Malin/CC BY 4.0

如果你想偷看在太空深处,智利是一个尝试的好地方。在海拔约16000英尺的米色查南托高原上,高海拔和低湿度造就了良好的能见度,50多根天线凝视着天空。这些密集的射电望远镜组成了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列,或ALMA.它们是功能强大的仪器,但是,就其本身而言,即使是这些仪器也无法捕捉到梅西耶87星系中黑洞的清晰图像。

这个永不满足、不可思议的入口距离地球5500万光年,质量是太阳的65亿倍。本周,国际研究联盟在研究视界望远镜项目发布了黑洞的第一张图像——或者实际上是它的阴影,它比黑洞本身的边界大2.5倍。制作图像需要的帮助全世界有超过六架望远镜从智利到墨西哥再到夏威夷,以及200多名科学家的努力。这个项目太复杂了的合作者“肯定都是一台运转良好的巨型机器的一部分,”他说莎拉Issaoun他是荷兰内梅亨大学天体物理学专业的研究生,也是EHT团队的一名观测天文学家。

“行星大小”望远镜的概念“不仅仅是一个短语”,哈佛-史密森天体物理中心从事EHT成像工作的本科生约瑟夫·法拉说。Issaoun说,射电望远镜在“世界上最极端的高空和干燥地点”进行了大量的观测,基本上创造了一个巨大的虚拟望远镜,覆盖了全球大部分地区。

来自几个国家的数百人共同编纂了这张M87黑洞的图像。
来自几个国家的数百人共同编纂了这张M87黑洞的图像。EHT合作

当数据到达时,它有点乱。“来自望远镜的原始数据是带有大量噪声的无线电信号的集合,包括来自黑洞的非常非常小的信号——而不是美丽的图像,”他说Junhan Kim是亚利桑那大学天文学博士生,他对这项研究做出了贡献。金说,望远镜收集了几个硬盘驱动器的数据,这些数据被精确地标记为时间戳,然后用马萨诸塞州和德国波恩的超级计算机进行清理和合成。为了得到这张惊人的照片,Kim补充道,整个地球大小的阵列必须像我们有一台望远镜一样,同时收集信号。”

法拉说,望远镜越多,图像就会越好、越完整。法拉开玩笑说:“如果可以的话,我们会用望远镜填满整个世界。”(“我们至少会留一点钱买房子,”他补充道Dominic Pesce是哈佛大学黑洞计划的博士后,他在EHT团队中从事建模工作。

哈佛大学天体物理学研究生Andrew Chael说,在现有的望远镜之间填充更多的望远镜可以帮助研究人员更多地了解黑洞周围的结构,他在EHT项目中从事成像方面的工作。Chael说,例如,加利福尼亚州巴哈附近的望远镜可以很好地增强亚利桑那州和墨西哥现有望远镜的观测结果。Issaoun指出,格陵兰望远镜、亚利桑那州的基特峰望远镜和法国阿尔卑斯山的望远镜都将帮助观测M87。的非洲毫米望远镜这是纳米比亚的一座山,名叫Gamsberg“还将提供额外的覆盖范围和新的方向,”Issaoun说,“填补我们阵列的东南部分,并将非洲合作伙伴带入EHT。”

为了得到这个黑洞和其他黑洞最清晰的图像,我们至少要离它们近一点。”“在我看来,未来的‘梦想阵列’将包括地面上的几个强大的站点,以及空间中专门用于黑洞成像的大量望远镜阵列,”哈佛大学天文学研究生、EHT团队成员丹尼尔·帕伦博(Daniel Palumbo)说。“由于太空天线不需要好天气,这个阵列可以在一年的大部分时间里毫无问题地进行观测。”帕伦博说,低地球轨道(卫星和国际空间站所在的地方)将是捕捉运动图像的理想场所,而更远的太空天线将提供更好的分辨率,以捕捉较慢运动的光源。

目前,我们得到的是这张图像——灼热、模糊、近乎奇迹,提醒我们所有尚未看到的奇迹。