首張黑洞照片面世背后

事件視界望遠(yuǎn)鏡由全球8個(gè)亞毫米射電望遠(yuǎn)鏡組成。(資料圖片)

人類首張黑洞照片公布后，立即引發(fā)全球范圍的熱議。這張照片是怎樣拍出來的，為什么看上去有點(diǎn)“糊”，中國科研人員又發(fā)揮了哪些作用？

照片“沖洗”用了兩年

細(xì)節(jié)太小、信號太暗、干擾太多，是給黑洞“拍照”的三個(gè)難點(diǎn)。

在過去10多年時(shí)間里，多個(gè)國家的科研團(tuán)隊(duì)通力合作，啟動(dòng)了“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目，由分布在全球不同地區(qū)的多個(gè)亞毫米射電望遠(yuǎn)鏡對黑洞展開觀測。

“射電望遠(yuǎn)鏡陣列可通過甚長基線干涉測量技術(shù)，組成一個(gè)非常大的望遠(yuǎn)鏡，得到細(xì)節(jié)更多的照片?！敝袊茖W(xué)院國家天文臺研究員茍利軍告訴記者。

2017年4月5日，由位于南極、智利、墨西哥、美國、西班牙等地的8臺亞毫波射電望遠(yuǎn)鏡，構(gòu)建成一個(gè)口徑等同于地球直徑的超級“虛擬”望遠(yuǎn)鏡，同時(shí)觀測黑洞。此次觀測記錄下的海量數(shù)據(jù)，進(jìn)行復(fù)雜的后期處理和分析，才獲取到了最終的黑洞圖像。

“沖洗”黑洞照片為什么用了兩年時(shí)間？茍利軍認(rèn)為有兩方面因素，一方面是數(shù)據(jù)量非常大，涉及全球8個(gè)不同地方的望遠(yuǎn)鏡；另一方面是因?yàn)樵跀?shù)據(jù)處理的過程當(dāng)中，有很多技術(shù)上的難點(diǎn)，所以處理耗時(shí)比較長。

照片為何與科幻電影不同

此次露出真容的黑洞，位于室女座一個(gè)巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽的65億倍。它的核心區(qū)域是一個(gè)陰影，周圍環(huán)繞一個(gè)新月狀光環(huán)。

照片公布后，很多網(wǎng)友疑惑：《星際穿越》電影里的“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(huán)，M87為何模糊許多，圓環(huán)也明暗不均？

對此，茍利軍表示，照片清晰度問題的根源在于分辨率。

“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(yuǎn)鏡給黑洞拍照，其實(shí)就是得到黑洞周圍輻射的空間分布圖。”茍利軍說，盡管事件視界望遠(yuǎn)鏡的口徑已有1萬公里，但空間分辨率剛達(dá)到黑洞視界面的尺寸，僅相當(dāng)于有限的幾個(gè)像素。

至于圓環(huán)為何一側(cè)亮、另一側(cè)暗，茍利軍進(jìn)一步解釋說：“這是由于吸積盤運(yùn)動(dòng)時(shí)的多普勒效應(yīng)，朝向我們視線運(yùn)動(dòng)的區(qū)域變得更亮?！缎请H穿越》的藝術(shù)化呈現(xiàn)忽略了這一點(diǎn)?！?/p>

同為“硬核”科幻電影，今年大火的國產(chǎn)片《流浪地球》刮起了新一輪科幻風(fēng)。面對記者的采訪，其制片人龔格爾用“驚心動(dòng)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(guān)，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(shí)圖片震撼?！饼徃駹柛嬖V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(xué)探索精神。

《流浪地球》里為什么沒有出現(xiàn)黑洞？龔格爾幽默地說：“我想地球是不會(huì)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(yuǎn)鏡”項(xiàng)目由全球30多個(gè)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(xué)家。

雖然中國境內(nèi)的望遠(yuǎn)鏡由于觀測波段、頻率以及地理位置與該項(xiàng)目的條件不相符，但中國在早期推動(dòng)合作、夏威夷望遠(yuǎn)鏡使用、數(shù)據(jù)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(huán)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(chuàng)新養(yǎng)分的同時(shí)，也在貢獻(xiàn)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(xué)院上海天文臺研究員路如森在“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目新聞發(fā)布會(huì)上所說：“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(xué)共同體的努力結(jié)果。科學(xué)對人類發(fā)展至關(guān)重要，人類的科學(xué)共同體也是人類命運(yùn)共同體的重要組成部分。”(本報(bào)記者 姜永斌)