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首張黑洞照片面世背後:照片“沖洗”用了兩年

  首張黑洞照片面世背後

事件視界望遠鏡由全球8個亞毫米射電望遠鏡組成。(資料圖片)

  人類首張黑洞照片公佈後,立即引發全球範圍的熱議。這張照片是怎樣拍出來的,為什麼看上去有點“糊”,中國科研人員又發揮了哪些作用?

  照片“沖洗”用了兩年

  細節太小、信號太暗、干擾太多,是給黑洞“拍照”的三個難點。

  在過去10多年時間裏,多個國家的科研團隊通力合作,啟動了“事件視界望遠鏡”項目,由分佈在全球不同地區的多個亞毫米射電望遠鏡對黑洞展開觀測。

  “射電望遠鏡陣列可通過甚長基線干涉測量技術,組成一個非常大的望遠鏡,得到細節更多的照片。”中國科學院國家天文台研究員茍利軍告訴記者。

  2017年4月5日,由位於南極、智利、墨西哥、美國、西班牙等地的8台亞毫波射電望遠鏡,構建成一個口徑等同於地球直徑的超級“虛擬”望遠鏡,同時觀測黑洞。此次觀測記錄下的海量數據,進行複雜的後期處理和分析,才獲取到了最終的黑洞圖像。

  “沖洗”黑洞照片為什麼用了兩年時間?茍利軍認為有兩方面因素,一方面是數據量非常大,涉及全球8個不同地方的望遠鏡;另一方面是因為在數據處理的過程當中,有很多技術上的難點,所以處理耗時比較長。

  照片為何與科幻電影不同

  此次露出真容的黑洞,位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心,距離地球5500萬光年,質量約為太陽的65億倍。它的核心區域是一個陰影,周圍環繞一個新月狀光環。

  照片公佈後,很多網友疑惑:《星際穿越》電影裏的“卡岡圖雅”黑洞有著深不見底的黑色中心與立體清晰的氣體圓環,M87為何模糊許多,圓環也明暗不均?

  對此,茍利軍表示,照片清晰度問題的根源在於分辨率。

  “亞毫米波段與我們熟悉的可見光不同,無法直接看到。利用亞毫米射電望遠鏡給黑洞拍照,其實就是得到黑洞周圍輻射的空間分佈圖。”茍利軍説,儘管事件視界望遠鏡的口徑已有1萬公里,但空間分辨率剛達到黑洞視界面的尺寸,僅相當於有限的幾個像素。

  至於圓環為何一側亮、另一側暗,茍利軍進一步解釋説:“這是由於吸積盤運動時的多普勒效應,朝向我們視線運動的區域變得更亮。《星際穿越》的藝術化呈現忽略了這一點。”

  同為“硬核”科幻電影,今年大火的國産片《流浪地球》颳起了新一輪科幻風。面對記者的採訪,其製片人龔格爾用“驚心動魄”來描述自己看到黑洞照片的第一感覺。

  “大量的科幻作品都跟黑洞有關,我本人對黑洞也特別著迷。雖然有很多科幻電影窮盡想象力,一次又一次描繪過黑洞的外形,但是都沒有這張顆粒粗糙的真實圖片震撼。”龔格爾告訴記者,令人震撼的原因不僅僅是黑洞的神秘和壯美,還有人類永無止境的科學探索精神。

  《流浪地球》裏為什麼沒有出現黑洞?龔格爾幽默地説:“我想地球是不會在‘流浪’的旅途中碰到黑洞的,否則我們就算再妙筆生花,也想不出拯救地球的辦法了。”

  中國成為重要參與者

  公開資料顯示,“事件視界望遠鏡”項目由全球30多個研究所的200多位科研人員參與,其中也包括10多位中國科學家。

  雖然中國境內的望遠鏡由於觀測波段、頻率以及地理位置與該項目的條件不相符,但中國在早期推動合作、夏威夷望遠鏡使用、數據分析處理等方面都沒有缺席。

  從“中國天眼”(FAST)到“世界巨眼”(SKA),從人類基因組測序到泛第三極環境研究,近年來,中國參與國際合作的廣度和深度不斷加大,在吸收世界創新養分的同時,也在貢獻著中國智慧。

  如今,人類觀測宇宙的新窗口正在逐步打開。正如中國科學院上海天文台研究員路如森在“事件視界望遠鏡”項目新聞發佈會上所説:“作為長期深度參與此次國際合作的中國研究人員,我覺得這張黑洞照片是科學共同體的努力結果。科學對人類發展至關重要,人類的科學共同體也是人類命運共同體的重要組成部分。”(本報記者 姜永斌)

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