去年4月,科學家們宣布,已通過事件視界望遠鏡(EHT)對銀河系中心黑洞直接成像,正在對數據進行緊張分析,將在2018年4月發布歷史上第一張黑洞照片。但現在已經是5月份了,銀河系中心的這個大家伙似乎爽約了,躲在橫亙在它和我們之間的塵埃后,遲遲不肯展露真容。不過科學家們根據2013年的數據,經過緊張的分析研究后,提前發布一張不那么清晰的照片,分辨率達到了黑洞的三個史瓦西半徑。
黑洞是高致密度的坍縮恒星,引力極為強勁,沒有任何東西能逃脫它的魔爪,即使是光,這使它根本不可能被直接觀察到。但聰明的科學家們想到,黑洞在吞吃周圍物質的時候,會形成一個旋轉的吸積盤,物質互相摩擦產生的高溫會閃閃發光,雖然橫亙銀河系的塵埃擋住了我們的視線,但這些物質發出的無線電波卻可以穿過塵埃,到達我們的地球,這樣我們就可以用射電望遠鏡來拍攝它的照片了。這就像我們身邊有一個小黑洞,雖然我們看不到它是什么樣,但我們可以點燃一根煙,煙霧會旋轉著墜入黑洞,我們觀察煙霧的形狀,就可知道黑洞是什么模樣了,當然你得小心一點操作,避免自己被吸進去,也不要把地球給搞沒了。
但射電望遠鏡和可見光望遠鏡比起來,分辨率實在太低了,所以需要將“鏡面”做得很大——比如全球最大的中國天眼,直徑達到了驚人的500米,而且不能移動,只能隨著地球的旋轉掃過天空,極大地限制了它的威力。科學家們進而發現,可以將世界各地的射電望遠鏡聯網,組成一個事件視界望遠鏡(EHT),其鏡面直徑就相當于這些望遠鏡之間的距離,最大可以達到整個地球的直徑,可以將分辨率提高到足以拍攝銀河系中心黑洞的尺度。
這項史無前例的宏大計劃迅速達成并實施,全球有十臺望遠鏡先后加入拍攝,獲得的海量數據已空運到麻省理工學院的海斯塔克天文臺,由科學家們進行分析,預計在今年4月“沖印”出第一張黑洞的剪影,不過可能是“曝光”時間還不夠,這張舉世矚目的照片仍在緊張制作中,具體什么時候能夠和我們見面還不得而知。
為了讓我們的等待不致那么枯燥,德國馬克斯·普朗克射電天文研究所的科學家們利用2013年加入事件視界望遠鏡的智利阿塔卡馬射電望遠鏡的數據,制作了分辨率不那么高的銀河系中心黑洞照片,將分辨率縮小到只有三個史瓦西半徑,其中一個等于視界的半徑,也就是假設的黑洞大小——3600萬公里,比水星到太陽的距離還近。在距銀河系中心三萬多光年的地球,看這么小的一個黑洞,由此你也知道“眼力”要多好才行了。
這張照片揭示黑洞周圍的空間結構像一個巨大的圓環,與預測的數據非常吻合,當然由于分辨率嚴重不足,科學家們也不能排除黑洞的其它模型,比如亮斑模型。
EHT的團隊還在緊張工作,確保所有可能降低黑洞圖片質量的有害影響都能被消除,比如地球大氣層湍流,以及射電望遠鏡的隨機噪聲及雜散信號,預計下半年銀河系中心黑洞就能夠出現在我們眼前了,那時候我們就可以看看《星際穿越》里面著名科學家基普·索恩指導設計的黑洞,是不是接近現實世界的黑洞了。
這項研究已發表在《天體物理學雜志》上。