——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
人類首張黑洞照片北京時(shí)間10日晚在全球多地同步“驚艷”亮相,引發(fā)廣泛而持續(xù)關(guān)注。不同于普羅大眾對黑洞照片“戲謔狂歡”的接力,天文學(xué)家表示,事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)成功獲得超大黑洞的第一個(gè)直接視覺證據(jù),不僅首次試驗(yàn)驗(yàn)證了愛因斯坦的廣義相對論,也開啟了直接觀測黑洞的序幕,期待未來有更多科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究成果。
“這次(獲得黑洞照片)是世界上望遠(yuǎn)鏡協(xié)同觀測取得的巨大成功,開啟了直接觀測黑洞的序幕?!敝袊茖W(xué)院國家天文臺(tái)副臺(tái)長薛隨建對中新社記者說,預(yù)計(jì)EHT這個(gè)1.3毫米波段的綜合孔徑成像技術(shù)還有很大的進(jìn)步空間,例如增加更多望遠(yuǎn)鏡,或者現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡的升級還能使得成像更加清晰,對黑洞質(zhì)量以及自轉(zhuǎn)參數(shù)測量精確。同時(shí),也有望擴(kuò)大觀測樣本,實(shí)際上每個(gè)星系的中心都隱藏一個(gè)大質(zhì)量的黑洞,以更加精確檢驗(yàn)廣義相對論理論?!斑@方面人類的好奇心,也驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不斷進(jìn)步和迎接新挑戰(zhàn),在更短的波段,比如亞毫米波,不斷提高成像的分辨率,去揭示更多的科學(xué)細(xì)節(jié)”。
他指出,EHT項(xiàng)目這次發(fā)現(xiàn)的重大意義還在于展示了一個(gè)數(shù)百億公里范圍人類還無法認(rèn)知的時(shí)空區(qū)域,在這里面所有的物理理論都無法自洽的描述其物理狀態(tài),“人類認(rèn)知的挑戰(zhàn)如此具體和實(shí)在,相信一定有突破的那一天,這也是天文學(xué)重大發(fā)現(xiàn)將又一次帶動(dòng)物理學(xué)革命的鮮活實(shí)例”。
人類首張黑洞照片的圖像揭示了室女座星系團(tuán)中超大質(zhì)量星系M87中心的黑洞,它距離地球5500萬光年,質(zhì)量為太陽的65億倍。在EHT上海發(fā)布會(huì)上,中科院上海天文臺(tái)臺(tái)長沈志強(qiáng)研究員強(qiáng)調(diào),“對M87中心黑洞的順利成像絕不是EHT國際合作的終點(diǎn)站,我們期望也相信在不久的將來EHT會(huì)有更多令人興奮的結(jié)果”。
他接受媒體采訪時(shí)說,基礎(chǔ)科學(xué)研究的國際合作是大勢所趨,希望通過成功開展EHT國際合作,能提升中國在黑洞探測等方面的研究能力,并未來參與國際大項(xiàng)目合作有很好的借鑒作用。
EHT觀測使用了甚長基線干涉測量(VLBI)技術(shù),觀測波段是1.3毫米。世界各地的射電望遠(yuǎn)鏡同步觀測,同時(shí)利用地球自轉(zhuǎn),形成一個(gè)口徑如地球大小的“虛擬”望遠(yuǎn)鏡,最終成功獲得5500萬光年外的超大黑洞照片。
沈志強(qiáng)介紹,參與EHT項(xiàng)目的中國科學(xué)家,不僅通過聯(lián)合運(yùn)行位于夏威夷的James Clerk Maxwell望遠(yuǎn)鏡(JCMT)開展觀測,還積極利用中日韓組成的東亞VLBI網(wǎng),在整個(gè)EHT項(xiàng)目觀測期間對M87黑洞進(jìn)行非常密集的觀測。因?yàn)椴ㄩL越短,分辨本領(lǐng)越高,中科院上海天文臺(tái)希望從1.3毫米邁向更短的波長,已在今年3月份開展新的1毫米VLBI技術(shù)測試,希望通過這樣一個(gè)新技術(shù),在更短波長上的探測,能夠得到更多來自銀河系中心(銀心)黑洞、M87超大質(zhì)量黑洞以及更多宇宙間黑洞的信息。
“這次的直接成像除了幫助我們直接確認(rèn)了黑洞的存在,同時(shí)也通過模擬觀測數(shù)據(jù)對愛因斯坦的廣義相對論做出了驗(yàn)證。”中科院國家天文臺(tái)研究員、恒星級黑洞爆發(fā)現(xiàn)象研究創(chuàng)新團(tuán)組負(fù)責(zé)人茍利軍指出,在EHT的工作過程和后來的數(shù)據(jù)分析過程中,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),所觀測到的黑洞陰影和廣義相對論所預(yù)言的幾乎完全一致,“令人不禁再次感嘆愛因斯坦的偉大”。
他認(rèn)為,人類首張黑洞照片的另外一個(gè)重要意義在于,科學(xué)家們可以通過黑洞陰影的尺寸限制中心黑洞的質(zhì)量,這次就對M87中心的黑洞質(zhì)量做出一個(gè)獨(dú)立的測量。不過,受限于觀測分辨率和靈敏度等因素,目前的黑洞細(xì)節(jié)分析還不完善。未來隨著更多望遠(yuǎn)鏡加入,“我們期望看到黑洞周圍更多更豐富的細(xì)節(jié),從而更深入地了解黑洞周圍的氣體運(yùn)動(dòng)、區(qū)分噴流的產(chǎn)生和集束機(jī)制,完善我們對于星系演化的認(rèn)知與理解”。
中科院上海天文臺(tái)研究員路如森說,經(jīng)過近兩年的數(shù)據(jù)處理和分析,首次全球合作的EHT觀測數(shù)據(jù)獲得M87星系中央黑洞的圖像已經(jīng)面世,為驗(yàn)證廣義相對論提供了最直接的視覺證據(jù)。JCMT還將新安裝一個(gè)345GHz的接收機(jī)用來進(jìn)行下一輪EHT觀測,這意味著未來將得到更清楚的VLBI圖像,也是對目前結(jié)果的多重驗(yàn)證?!叭绻f黑洞的圖像是EHT系統(tǒng)開出來的花朵,那就讓這朵花開得更絢麗些吧”。
他表示,對M87黑洞的順利成像將激發(fā)人們對于黑洞研究的更多興趣和熱情。目前,對2017年M87黑洞的觀測數(shù)據(jù)仍在繼續(xù)分析中,研究人員希望通過對輻射的偏振研究來獲取黑洞周圍的磁場性質(zhì),這對理解黑洞周圍的物質(zhì)吸積及噴流形成至關(guān)重要。同時(shí),另一個(gè)最佳成像候選體——銀心黑洞的質(zhì)量更加確定,相信隨著后續(xù)更多的觀測臺(tái)站加入EHT,以及數(shù)據(jù)質(zhì)量(靈敏度)的提升,“我們完全有理由相信,在不久的將來EHT能夠獲得銀心黑洞更加清晰的圖像”。
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