视界望远镜告诉了我们6个需要面对的重要问题
admin
2021-01-31 05:46:07
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在科学领域,没有什么时刻比一个长期存在的理论预测即将迎来第一次观测或实验结果更令人兴奋的了。本世纪初,大型强子对撞机揭示了希格斯玻色子的存在,这是标准模型中最后一个未被发现的基本粒子。几年前,LIGO合作直接探测到了引力波,证实了长期以来爱因斯坦广义相对论的预测。

视界望远镜告诉了我们6个需要面对的重要问题

视界望远镜已经发布一项备受期待的公告,预计将发布第一张黑洞视界的图像。在21世纪10年代初,这样的观测在技术上是不可能的。然而现在我们不仅将看到黑洞的实际样子,而且还将测试空间、时间和重力的一些基本属性。

如果你想拍下宇宙中的任何一个物体,你必须解决以下两个问题:

你必须收集足够的光线才能看到你的目标,并在仪器的背景噪音和目标附近的其他物体的背景噪音下显示出它的细节。

你需要足够的分辨率(或分辨能力)来揭示你所观察的物体的结构,否则仅仅一个像素就能限制你所有的数据。

因此,如果你想拍下黑洞的视界,你不但需要收集足够的光,使黑洞周围的辐射在其他环境中突出来,还需要探测比视界本身的直径更窄的角度尺度。

视界望远镜告诉了我们6个需要面对的重要问题

到目前为止,2018年早些时候,两个可能的理论模型都可以成功地符合视界望远镜的数据。两者都显示了一个偏离中心的、不对称的视界,它比史瓦西半径更大,与爱因斯坦广义相对论的预测一致。完整的图像尚未向公众公布,但预计将在2019年的几天内公布。(R.-S。LU等,APJ 859, 1)

要做到这两点,我们唯一能做的就是用一个巨大的超灵敏的射电望远镜阵列来观察从地球上可以看到的最大的黑洞。你的黑洞质量越大,它的视界的直径就会越大,但它会根据它的距离而显得更小。这意味着最大的黑洞将是位于银河系中心的超大质量的人马座A*,而第二大黑洞将是位于M87星系中心的超大质量黑洞,距离银河系大约6千万光年。

而单碟射电望远镜也许能够探测到其中任何一个的辐射发射。虽然它们有足够的聚光能力——但它们无法解决视界问题。但利用望远镜阵列同时观测目标可以解决这个问题

视界望远镜告诉了我们6个需要面对的重要问题

从地球的一个半球的不同望远镜的视角,有助于提高视界望远镜的成像能力。从2011年到2017年(尤其是2017年)的数据应该能让我们现在构建出人马座A*的图像,也可以构造M87中心的黑洞的图像。(APEX, IRAM, G. NARAYANAN, J. MCMAHON, JCMT/JAC, S. HOSTLER, D. HARVEY, ESO/C. MALIN)

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