還記得4月10日事件視界望遠鏡（EHT）發(fā)布了第一張黑洞陰影投射到其吸積盤熱氣體上的圖像嗎？這張位于M87星系中心的黑洞圖片登上了世界各地的頭版新聞。項目負責人在美國物理學會4月會議上說，事件視界望遠鏡（EHT）很快就會制作出第一部關(guān)于這種熱氣體在陰影周圍混亂旋轉(zhuǎn)的影像。EHT不是一個單一的望遠鏡，相反，它是一個由世界各地射電望遠鏡組成的網(wǎng)絡(luò)，它們一起對無線電波進行精確定時的記錄，這些記錄可以組合起來，使不同的望遠鏡成為一個整體。
還記得4月10日事件視界望遠鏡（EHT）發(fā)布了第一張黑洞陰影投射到其吸積盤熱氣體上的圖像嗎？這張位于M87星系中心的黑洞圖片登上了世界各地的頭版新聞。項目負責人在美國物理學會4月會議上說，事件視界望遠鏡（EHT）很快就會制作出第一部關(guān)于這種熱氣體在陰影周圍混亂旋轉(zhuǎn)的影像。EHT不是一個單一的望遠鏡，相反，它是一個由世界各地射電望遠鏡組成的網(wǎng)絡(luò)，它們一起對無線電波進行精確定時的記錄，這些記錄可以組合起來，使不同的望遠鏡成為一個整體。
博科園：領(lǐng)導EHT項目的哈佛大學天文學家謝普·多爾曼(Shep Doeleman)在演講中說：隨著越來越多的射電望遠鏡加入到EHT中來，該團隊更新了該項目的記錄技術(shù)，圖像細節(jié)應(yīng)該會大幅增加。然后，這個團隊應(yīng)該能夠制作出黑洞活動的影像。Doeleman說：
事實證明，即使是現(xiàn)在，在現(xiàn)有的條件下，我們也有可能，在一定的預(yù)先假設(shè)下，研究旋轉(zhuǎn)特征（環(huán)繞視界旋轉(zhuǎn)的吸積盤證據(jù)）。然后，如果有更多的觀測站，那么就可以真正開始看到黑洞吸積和旋轉(zhuǎn)的實時影像。
這張由視界望遠鏡項目拍攝的圖像顯示了M87星系中心超大質(zhì)量黑洞的視界。圖片：EHT Collaboration
以M87的黑洞為例，制作一部影像將會非常簡單。黑洞是巨大的，即使對于星系中心的超大質(zhì)量黑洞來說也是如此：質(zhì)量是地球太陽質(zhì)量的65億倍，它的視界（超過這一點甚至光都無法返回）包圍著一個和我們整個太陽系一樣寬的球體。所以，這個黑洞吸積盤的熱物質(zhì)需要很長時間才能繞著這個物體走一圈。[M87]發(fā)生明顯變化的時間跨度超過一天，Doeleman說：這太棒了，因為它的意思是一次拍攝一幀的影像。可以……塑造我們的形象，然后，如果想再拍一部，或者一部延時電影，那么我們就在第二天或者下個星期出去。
計劃中的無線電天線的位置是事件視界望遠鏡陣列的一部分。圖片：Event Horizon Telescope / University of Arizona
可能會連續(xù)做七周，得到七幀電影，然后看到一些東西以這種方式移動。但是M87黑洞并不是事件視界望遠鏡（EHT）觀測到的唯一一個超大質(zhì)量黑洞。該團隊還在研究人馬座A*，這是位于我們銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，并計劃很快發(fā)布該物體的第一張圖像。事件視界望遠鏡（EHT）研究人員還打算把離黑洞更近、研究更深入的黑洞拍成電影，但這個項目將更加復(fù)雜。人馬座A*質(zhì)量大約是M87黑洞的1000倍，所以圖像的變化要快1000倍。所以，這意味著它將在幾分鐘或幾小時內(nèi)發(fā)生變化，必須開發(fā)一種完全不同的算法。
不同望遠鏡的視圖，有助于“事件視界”望遠鏡有地球半球的成像能力。圖片：APEX, IRAM, G. Narayanan, J. McMahon, JCMT/JAC, S. Hostler, D. Harvey, ESO/C. Malin
因為這就好像你把相機的鏡頭蓋打開，在你曝光的時候有東西在移動。要拍一部電影，EHT不僅要收集生成黑洞圖像所需的所有數(shù)據(jù)，還要按時間將這些數(shù)據(jù)分成不同的塊。
接下來，研究小組將使用復(fù)雜的算法對這些圖像塊進行比較，以找出圖像在被捕獲時是如何變化。必須找到一種方法來研究第一個小數(shù)據(jù)，然后第二個小數(shù)據(jù)，然后再拍一部電影，所以團隊成員正在研究這個動態(tài)成像。這種方法使用圖像移動模型，將這些模型與實際數(shù)據(jù)進行比較，看看是否匹配。
在廣義相對論中，有五種不同的模擬，使用黑洞吸積盤的磁流體動力學模型，以及無線電信號的結(jié)果。注意所有預(yù)期結(jié)果中事件視界的清晰特征。圖片：GRMHD simulations of visibility amplitude variability for Event Horizon Telescope images of Sgr A*, L. Medeiros et al., arXiv:1601.06799
必須聰明一點，弄清楚這段時間的數(shù)據(jù)與這段時間之后數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。比如，你可以說，好吧，你可以移動，但你不能移動那么遠?！眠@些約束條件，團隊可以將非常有限的數(shù)據(jù)從任何一分鐘轉(zhuǎn)換成SagA*運行中的完整圖片。因此，研究小組希望能在一個晚上拍攝出較小黑洞的影像。加拿大滑鐵盧大學(University of Waterloo)天體物理學家埃弗里布羅德里克(Avery Broderick)說：這些影片應(yīng)該揭示出黑洞周圍吸積盤行為的新細節(jié)，包括它們是如何吞噬物質(zhì)，將能夠通過觀察黑洞電影而不是肖像來繪制時空圖。
吸積盤的朝向（左兩個面）或邊緣（右兩個面）可以大大改變黑洞被我們看到的特征。圖片：'Toward the event horizon—the supermassive black hole in the Galactic Center', Class. Quantum Grav., Falcke & Markoff (2013)
博科園｜文: Rafi Letzter/Live Science/美國物理學會
博科園-傳遞宇宙科學之美
