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4月10號公布第一張黑洞的照片,激動嗎?期待嗎?


天文在線你們很多人可能都已經知道,月號,我們將看到一張來自於事件視界望遠鏡(EHT)的所謂的「黑洞的第一張照片」。我不是觀測天體的物理學家,...

- 2019年4月09日23時59分
- 科學文摘 / 天文在線

天文在線

你們很多人可能都已經知道,4月10號,我們將看到一張來自於事件視界望遠鏡(EHT)的所謂的「黑洞的第一張照片」。我不是觀測天體的物理學家,所以我的問題是:他們是如何拍攝這張無線電圖像的,它是否與質量更好的舊式射電望遠鏡一樣,還是這張照片背後是否含有新技術?此外,在現有的天體物理學課程中,我看到一些視頻,其中一些恆星圍繞教授說的SgrA*運行。這不就是黑洞的照片嗎?還是我們希望看到不同的東西嗎?最後,這些發現,是會對黑洞的研究產生影響,還是只是對我們已知的有更好的認識而已?

上述圖片由電腦合成的黑洞外觀圖片,本文都是

事件視界望遠鏡是一項全球多個天文觀測站的聯合合作項目,主要是協調觀測射手座A*周圍的環境。這些觀測結果將回答一些關於長期以來引起我們興趣的黑洞的實際問題,例如:


1. 正如廣義相對論所預測那樣,黑洞具有明確的尺寸。

2.事件視界望遠鏡表明(黑洞的邊界)是圓形的(如預測的那樣),或者相反地,是橢圓形的(拉伸型的)。

3.無線電廣播的範圍將比你想像的更廣。

4.它將會和預期的行為有一些別的偏差。

EHT的主要目標是將整個地球轉換成一個大型射電望遠鏡天線(相當於地球直徑大小的射電望遠鏡)。無線電波觀測有很多優點,無線電波可以穿過牆壁時,同樣也可以穿過銀河塵埃。而我們是不可能在可見光波段看到我們銀河系的中心的,因為在這兩者之間有太多的物質了。


但是由於銀河系中心的無線電波信號非常弱,所以需要很大的天線。世界上最大的單天線射電望遠鏡直徑約為500米,但它所產生的月球圖像將比我們通過小型光學望遠鏡所看到的圖像更加模糊。黑洞非常遙遠,而且非常緻密,所以拍一張銀河系中心黑洞的照片就相當於在月球上拍一枚硬幣的照片,而且還要用射電望遠鏡。

EHT(藍綠線)與GMVA(黃線)之望遠鏡陣列分布。其中ALMA和IRAM同時屬於兩個陣營

給這麼小的東西拍照意味著我們需要一個相當大的望遠鏡,直徑大約10000公里,這是不切實際的,因為地球的直徑才剛剛超過13000公里直徑。而一個解決方法被EHT正式通過,就是通過協調位於彼此很遠的地方的射電望遠鏡進行的測量。但即使是現有望遠鏡的兩倍,當它們接近作為1萬公里的天線功能時,也會在數據上留下巨大的缺口。

位於智利阿塔卡馬沙漠的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)

正常情況下,一個射電信號將會在稍微不同的時間到達任何兩個望遠鏡。想要從這些信號中提取視覺信息,考慮到這種差異是很重要的,但是地球的大氣同樣可以減慢無線電波,增大到達時間的差距,破壞在基於干擾量度法的圖像上的計算。然後,科學家們採用了一種巧妙的代數方法來解決這個問題:如果你把三個望遠鏡的測量值相乘,大氣噪聲引起的額外延遲就可以相互抵消。這意味著每一次新的測量需要三個望遠鏡的數據,而不僅僅是兩個,這樣一來可以通過精度的提高來彌補信息的損失。

我最近讀到了一篇報導。據報導,視界望遠鏡拍到了一張黑洞(射手座A*)的圖像並且將於4月10日公之於眾。我很好奇這張圖像是如何被拍到而這張關於黑洞的圖像意味著什麼?我唯一能想到的解釋是它拍攝位於黑洞周圍的星行物,然後星行物的「突然消失」指出了黑洞的出現。能否有人解釋黑洞的圖像是如何被拍攝的和事件視界望遠鏡的工作原理這兩個問題。

該項目正在使用電波望遠鏡網絡來測量黑洞周圍吸積盤中電離物釋放出的無線電波,並且通過相對論性噴流中的電離物可以看出它正從旋轉軸中被噴射出來。

我們既已有射電望遠鏡,如何拍攝到那麼遠的黑洞?為了解決如此遙遠的問題,需要將來自地球上許多望遠鏡的信號結合起來,以獲得儘可能大的有效基線。這個黑洞大約有400萬個太陽質量,所以它的視界半徑是10101010米。距離我們大約8000秒差距(1秒差距等於3.2光年),高度多於1020米。所以它在天空中的角度只有10 - 1010^ - 10弧度。

即使是超大質量的黑洞也不是特別大。而這個位於我們銀河系中心的黑洞的半徑比我們地球軌道半徑小約13倍。相當於去處理一個距離我們約26000光年的小型太陽系。相當不容易!

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翻譯:天文志願文章組-

審核:天文志願文章組-PN結

排版:零度星系

1.WJ百科全書

2.天文學名詞


3.原文來自:https://physics.stackexchange.com/questions/470730/black-hole-photography

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