原标题:首张黑洞照片被捕获!该黑洞距离地球5500万光年,质量为太阳的65 亿倍

  就在刚才,事件视界望远镜(EHT)宣布已经成功获得了超大黑洞的第一个直接视觉证据。该图像揭示了室女座星系团中超大质量星系 M87中心的黑洞,该黑洞距离地球5500万光年,质量为太阳的65 亿倍。爱因斯坦提出的广义相对论得到了首次试验验证。《天体物理学杂志通信》于4月10日以特刊的形式通过六篇论文发表了这一重大结果。

  EHT是一个通过国际合作而实现的、由八个地面射电望远镜组成的观测阵列,旨在通过形成一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜来捕捉黑洞的图像,其灵敏度和分辨本领都是前所未有的,为科学家们提供了研究宇宙中最极端天体的新手段。

  “我们捕获到了黑洞的首张照片。”EHT项目主任、来自哈佛大学的谢泼德·多尔曼说,这是一项由200多位科研人员完成的非凡的科研成果。

  黑洞是一种被极度压缩的宇宙天体,在一个很小的区域内包含着令人难以置信的质量。这种天体的存在以极端的方式影响着周围的环境,让时空弯曲,并将周围的气体吸引进来。在此过程中,气体的引力能转化成热能,因此气体的温度变得很高,会发出强烈的辐射。

  “如此一来,黑洞就像沉浸在一片类似发光气体的明亮区域内,我们期望着黑洞会形成一个类似阴影的黑暗区域。这正是爱因斯坦广义相对论所预言的,可我们以前从未见过。”EHT科学委员会主席、来自荷兰奈梅亨大学的海诺·法尔克解释。“这个暗影的形成,源于光线的引力弯曲和黑洞视界对光子的捕获。暗影揭示了黑洞这类迷人天体的很多本质,也使得我们能够测量 M87 黑洞的巨大质量。”

  多次独立的EHT观测通过多个校准以及不同的成像方法均揭示了一个环状的结构及其中心的暗弱区域,即黑洞阴影。“一旦我们成功对黑洞阴影成像,就可以将观测结果与理论预言相比较。令人惊讶的是,我们所观测到图像的许多特征与理论预言相匹配。”EHT董事会成员贺曾朴评论道。

  EHT观测使用了甚长基线干涉测量(VLBI)技术,观测波段是1.3毫米,达到的分辨率约20微角秒,足以在巴黎的一家路边咖啡馆阅读纽约的报纸。

  创建EHT是一项艰巨的挑战,需要升级和连接部署八个现有的射电望远镜来组成全球网络,而这些望远镜分布在各种具有挑战性的高海拔地区,包括夏威夷和墨西哥的火山、亚利桑那州的山脉、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠以及南极点。虽然这些射电望远镜没有实际连接,但借助氢原子钟精确计时,各台望远镜实现了数据记录的同步。

  EHT的每一台望远镜都产生了大量的数据,每天约生成350太字节的数据。这些数据被存储在高性能的充氦硬盘上,并被空运至高度专业化的超级计算机进行合并处理。这些超级计算机位于马普射电所和麻省理工学院海斯塔克天文台,在那里,合作开发的新型计算工具将精心处理数据并转换为图像。

  EHT的建设和今天宣布的观测结果源于数十年观测、技术和理论工作的坚持和积累。这与来自世界各地的研究人员的密切合作是分不开的,是全球团队合作的典范。13 个合作机构共同创建了EHT,使用了既有的基础设施并获得了各种机构的支持。

  “对M87中心黑洞的顺利成像绝不是EHT 国际合作的终点站。”上海天文台台长沈志强研究员说,“我们期望也相信在不久的将来EHT会有更多令人兴奋的结果。”

  “我们已经取得了一代人以前认为不可能做到的事情。”谢泼德·多尔曼说,技术的突破、世界上最好的射电天文台之间的合作、创新的算法都汇聚到一起,打开了一个关于黑洞和事件视界的全新窗口。”