“第一张黑洞照片与引力波的发现同等重要,可能会拿诺贝尔奖”
发布日期:2019-04-11   来源:上观新闻
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“爱因斯坦是对的,他在一百多年前提出的广义相对论经受住了考验。”人类历史首张黑洞照片惊艳亮相后,参与了这一工作的中科院上海天文台台长沈志强感慨地说,尽管黑洞很多年前从数学上就可以得到解,但直到上世纪60年代,科学家才真正觉得可以去找寻黑洞,并一步步逼近了真相,“广义相对论需要在极端环境下检验,而最极端的环境就是黑洞周围。”

“第一张黑洞照片与引力波的发现同等重要,都是对广义相对论的验证,可能会拿诺贝尔奖。”中科院上海天文台副台长袁峰在接受解放日报·上观新闻记者专访时说。

“这将会是被历史铭记的一刻。”沈志强说,科学家之前曾预言黑洞的三个特点:质量、自转和是否带有电荷,如今现实与预言完美地重合了。这要感谢甚长基线干涉测量技术(VLBI)的发展,8台亚毫米射电望远镜相当于构建了一个1万多公里口径的望远镜(也称事件视界望远镜)。尽管使用的VLBI技术并没有本质变化,但对于黑洞的拍摄来说,确实要求非常高。在海平面低的地方难以开展拍摄,必须到空气稀薄的高山上,因而也面临很多技术挑战。“给黑洞拍照的分辨率,相当于从地球看月亮上的一个橘子,或者说是坐在纽约咖啡馆里可以看到巴黎的一张报纸。”沈志强说,望远镜是个抛物面,如果抛物面精度不高,拍出来的照片就不理想。事件视界望远镜为此提升了10倍观测能力,偏差只有几十个微米。

其实黑洞照片的拍摄工作两年前就完成了,从2017年4月5日至14日,事件视界望远镜对银河系中心和星系M87(距离地球5500万光年)中央的超大质量黑洞进行了拍摄。之所以选择这两个黑洞,是因为这两个黑洞的张角最大,容易观测到细节。“观测的时候天气特别好,这也是成功的因素之一。”

为何黑洞照片的“冲洗”花了这么长时间?沈志强说,这主要是为了确保照片的真实性和可靠性,要得到一个无可置疑的结果,因此花费了大量时间去比较分析。黑洞的图像为何如此重要?据介绍,早期用3个望远镜也曾观测过黑洞,但得不到完整的图像。尽管之前根据牛顿动力学,也能推测出黑洞的质量,但刚刚公布的这个黑洞质量是完全测量出来的,没有假设。

黑洞照片是怎么“冲洗”出来的?中科院上海天文台研究员路如森说,黑洞本身不发光,但周围气体会发光。这就好比把不同频率的音符谱成乐曲,只需把不同频率的黑洞成分测量出来,就可以重建还原图像了。

有了照片对于黑洞的研究是否有帮助呢?沈志强表示信心更足了,此次被拍摄的黑洞在1.3毫米波段,如今正在测试0.8毫米波段,未来将有更多关于黑洞的惊喜带给大家。

“在4千米高山上,呼吸都困难,我们要搬运各种仪器,为了校准信号经常通宵工作。”路如森回忆了他之前在夏威夷工作时的情景。黑洞照片是国际大科学合作计划的结晶,全球有200多位科研人员参与了这一项目,其中中国大陆学者16人,分别来自上海天文台8人,云南天文台1人,高能物理所1人,南京大学2人,北京大学2人,中国科学技术大学1人,华中科技大学1人。另外,还有部分来自中国台湾地区的学者。

沈志强介绍,上海虽然没有望远镜直接进行此次黑洞观测,但上海天文台的科研人员不仅在相关理论解释中做出了国际性工作,还派人去夏威夷和西班牙协助观测。VLBI技术于1967年首次在国外试验成功,上海天文台1971年就提出了研制VLBI技术的计划,成为国内最早推动并主导VLBI技术的科研机构。(作者:黄海华)