今晚21时全球同步公布银河系中心黑洞Sgr A*的照片

  • 内容
  • 评论
  • 相关

今晚21时全球同步公布银河系中心黑洞Sgr A*的照片

如果你是一位天文爱好者,今天的这场盛宴一定不要错过哦!

北京时间2019年4月10日21时,也就是今晚,全球多国科研人员合作的事件视界望远镜(EHT)项目将在全球多地举行新闻发布会,公布其首次研究成果。尽管新闻稿没有明确说是发布黑洞照片,但EHT的主要科学目标之一就是拍摄黑洞。

Credit:https://eventhorizontelescope.org/science

新闻发布会将同时在布鲁塞尔(英语),灵比(丹麦语),圣地亚哥(西班牙语),上海(普通话),东京(日语),台北(普通话)和华盛顿特区(英语)进行。

主要的直播地址:

一:布鲁塞尔

https://www.youtube.com/watch?reload=9&v=Dr20f19czeE

二:圣地亚哥

https://ehtblackhole.alma.cl/

三:台北

https://www.youtube.com/channel/UCPk594oZYMU4Eak7By5wHyQ

https://www.facebook.com/sinicaedu/

四:东京

https://www.youtube.com/watch?v=_QBQMT5vrJo

五:华盛顿

https://www.youtube.com/c/VideosatNSF/live

https://eventhorizontelescope.org/

银河系中心的黑洞——Sgr A*

在我们银河系的中心有一个巨大的黑洞,天文学家称之为Sgr A*(人马座A*),其质量约为太阳质量的430万倍,距离地球约25000光年。

尽管430万太阳质量看起来很多,但与其他星系中心的超大质量黑洞(数十亿太阳质量)相比,Sgr A*算相当小的了。天文学家还发现了离我们更近的黑洞,它们要小得多,质量只有太阳的几倍。虽然我们的Sgr A*既不是质量最大的黑洞,也不是我们最近的黑洞,但它是最近的超大质量黑洞。因此,Sgr A*是事件视界望远镜(Event Horizon Telescope,EHT)的主要目标。

1974年,天文学家Bruce Balick和Robert Brown在人马座(Sagittarius constellation)中发现了一个明亮的射电源(radio source),当时他们并不知道刚刚发现的实际上是一个黑洞。它在1982年被命名为人马座A*(Sagittarius A*)。Sgr A*是一个黑洞的首要证据来自它附近恒星运动的研究。通过研究这些恒星多年来的轨道,天文学家可以测量出它们所绕行天体的质量,而对于一个四百万太阳质量的物体,最佳解释是一个黑洞。下面的视频显示了十多年来这些恒星的轨道。

这些图像/动画由Andrea Ghez教授和她在加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究团队创建,数据来自凯克望远镜(W. M. Keck Telescopes)。

由于光也不能逃离黑洞的引力场,黑洞能成为如此明亮的发射源似乎有点违反直觉。事实上,我们从Sgr A*看到的光并非来自于黑洞,而是来自落入黑洞的气体。当气体进入Sgr A*时,它会成为厚厚的盘状,称为吸积盘(accretion disk),是个非常有能量环境,具有强磁场。当气体螺旋着进入黑洞时,磁场会驱动湍流并加热气体。这种热激发的气体便发射各种波长的光子,然后光子的路径被黑洞的引力弯曲。吸积机制的细节仍然是一个非常活跃的研究领域,我们希望EHT将通过Sgr A*极端环境的图像帮助我们理解其中的物理。

成像黑洞,如何根据EHT收集的稀疏数据制作图像?

角分辨率(angular resolution)是望远镜区分投影距离很小的物体的能力。在天文学中,角分辨率与波长成正比,与望远镜的大小成反比。所以,望远镜越大,角分辨率越高(或数值越小),越能看清离我们远、角直径(angular diameter)小的天体。(注:通过计算,地球大小的射电望远镜的角分辨率刚好勉强是Sgr A*事件视界的大小。)

上图显示了两种不同的光源。顶部图像表示较高的角分辨率,而底部图像显示较低的角分辨率。

Credit: Spencer Bliven

事件视界望远镜(EHT)将地球上的射电抛物面天线(radio dishes)连接成一个地球大小的望远镜,具有能够成像黑洞事件视界(event horizon)的放大能力。这项技术被称为甚长基线干涉测量法(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)。(原文有详细介绍)

EHT使用分布在地球各地的10个射电望远镜收集从黑洞发出的光。一旦获得数据,我们仍然需要从中制作一个图像,这个过程称为成像(imaging)。我们收集的光提供了一些黑洞结构的指示。然而,由于我们只在几个位置有望远镜,关于黑洞图像的一些信息仍是缺失的。科学家开发的成像算法填补了这些数据空白,以便重建黑洞的图像。

由于存在大量缺失数据,你可能会质疑,制作图像真的可能么?为了解释清楚其中的原理,我们可以把EHT进行的测量比作一首歌中的音符;每对望远镜产生的测量结果与单个音符的音调相对应。从黑洞的方向看,音调与望远镜之间的投影距离有关:两个望远镜离得越远,音调越高。

用EHT观测黑洞有点像听一首在有很多坏键的钢琴上演奏的曲子。如果在地球上的所有地方都有望远镜,我们就能听到所有可能的音符,从而听到完整的曲子。然而,由于望远镜(或基线)有限,我们必须用几个音符来识别出整首曲子。当有限的音符提供了这首曲子的要点,即使存在很多空白,你也可能能听出这是哪首曲子。你的大脑在这里做的非常类似于科学家们为EHT开发的成像算法。

但值得注意的是:真正的图像总有些含糊不清的地方。拿刚才的例子,即使有坏键的钢琴可以演奏许多音符,但只要有缺少,我们就没法确定真正的曲子。缺少的琴键越多,模糊性就越大,因为有多首曲子都符合听到的音符。但是,随着我们增加音符(测量)的数量,正确答案就变得清晰。

信息图表示黑洞图像有许多可能的结果。Image credit: Katie Bouman

同样,对于EHT,采集到的数据只告诉我们故事的一部分,因为有无数个可能的图像与我们测量的数据完全一致。但并非所有图像都是平等的,有些看起来更符合我们的预期。为了选择最佳图像,我们基本上采用所有能解释望远镜数据的图像并进行排序,然后选择看起来最合理的图像(或图像集)。

信息图表示一个光环更可能是一个黑洞的图像。

Image credit: Katie Bouman

使用这些算法,我们能够从EHT非常稀疏的测量值重建图像。下面是使用世界各地仅有的7个望远镜产生的模拟数据完成的样本重建。虽然这只是一个模拟,但结果很乐观,我们很快就能够可靠地拍摄黑洞的第一张照片。

信息图显示图像的模拟、测量、和重建。

Image credit: Katie Bouman and Jason Dexter

参考:

[1]https://eventhorizontelescope.org/science

[2]https://eventhorizontelescope.org/blog/media-advisory-first-results-event-horizon-telescope-be-presented-april-10th

来源:NASA爱好者

最后,小编给大家推荐一款能模拟星象的天文软件—Stellarium。用户使用Stellarium可以观测目前所有已知的较知名的星体和星系,Stellarium可以通过计算星体的坐标,来显示对应的星体,非常强大,爱好天文的朋友不要错过了。

 

IT技术资料分享-个人整理自互联网,如有侵权联系小编删除处理

 

上一篇: 下一篇:
关注本站微信公众号


或加入QQ群:943816552
×
  • 小提示:部分页面点击查看图片会出现卡住的情况,按F5刷新就可以退出
  • 网站没流量,没收录怎么办?多年SEO优化经验为您提供专业的SEO优化解决方案
  • 电脑问题解决不了?卡顿,上不了网?8年电脑使用经验总结为您完美解决问题
  • 友情链接,广告合作联系QQ:1539995615
  • 滴~