5月12日晚，歐洲南方天文臺(tái)聯(lián)合中科院上海天文臺(tái)召開新聞發(fā)布會(huì)，第二張黑洞照片“銀河系中心黑洞”終于露出真容。記者從發(fā)布會(huì)上了解到，中國(guó)上海天文臺(tái)牽頭組織協(xié)調(diào)國(guó)內(nèi)17位學(xué)者參與了此次EHT項(xiàng)目合作，其中一位便是來自南京大學(xué)的李志遠(yuǎn)教授，他也是江蘇高校中唯一參與此項(xiàng)目的天文科研工作者。

李志遠(yuǎn)教授

他的研究目標(biāo)之一便是“銀心黑洞”

12日的發(fā)布會(huì)結(jié)束后，李志遠(yuǎn)第一時(shí)間接受了記者的采訪。他告訴記者，自己是在2016年底受邀正式參與合作。合作的基礎(chǔ)主要是基于個(gè)人的研究興趣與經(jīng)驗(yàn)。“我個(gè)人長(zhǎng)期研究EHT的主要觀測(cè)目標(biāo)之一——銀河系中心黑洞，以及與之類似的近鄰星系中心黑洞。”本次觀測(cè)中，李志遠(yuǎn)參加了EHT項(xiàng)目中的多波段科學(xué)工作組，“在EHT合作中，我主要從多波段觀測(cè)角度開展輔助研究。還曾與研究生一道，利用X射線數(shù)據(jù)分析了銀心黑洞可能存在的噴流”。

李志遠(yuǎn)介紹，此次發(fā)布的觀測(cè)結(jié)果，基于分布在全球六個(gè)不同地理位置的八個(gè)望遠(yuǎn)鏡，共同組成干涉陣。其中位于夏威夷的JamesClarkMaxwell毫米波望遠(yuǎn)鏡由東亞天文臺(tái)負(fù)責(zé)運(yùn)行，而中國(guó)是東亞天文臺(tái)聯(lián)盟的成員之一。

這一次拍到銀心黑洞照片，對(duì)我們來說有什么意義？李志遠(yuǎn)表示，“銀心黑洞”的成像，與2019年M87星系黑洞照片互為印證，是黑洞存在的又一次有力證明。同時(shí)也通過模擬觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)愛因斯坦的廣義相對(duì)論做出了驗(yàn)證。

銀河系中心黑洞的首張照片 圖源 中科院上海天文臺(tái)

其實(shí)，這張“照片”五年前就已經(jīng)拍完了

這張銀心黑洞照片，其實(shí)和三年前發(fā)布的M87星系黑洞照片是同一時(shí)間“拍”下的。2019年首張黑洞照片發(fā)布時(shí)，科研人員通過分布在全球六個(gè)不同地理位置的八個(gè)望遠(yuǎn)鏡捕獲數(shù)據(jù)，經(jīng)過技術(shù)合成，讓距離地球5500萬光年的M87星系黑洞成功“展現(xiàn)”在世人面前。而分析銀河系中心黑洞的相關(guān)數(shù)據(jù)，科學(xué)家們多用了將近三年時(shí)間。

為什么這張照片“洗”出來需要這么久？上海天文臺(tái)專家介紹，這其中困難重重。為了得到第一張黑洞圖像，EHT的一些成員已經(jīng)默默工作了接近20年。在此過程中，科研工作者們需要不斷的開發(fā)測(cè)試新的硬件和軟件，尤其是最后幾年，工作量更為艱巨。組織全球性的聯(lián)合觀測(cè)本身就有很多實(shí)際的困難需要克服，而為了能夠有足夠的角分辨率觀測(cè)到黑洞的事件視界尺度，需要很高的觀測(cè)頻率。

在2017年觀測(cè)后，首先需要從各個(gè)臺(tái)站收集觀測(cè)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)處理中心，然后利用EHT成員專門針對(duì)EHT觀測(cè)研發(fā)的工具，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，相關(guān)，校準(zhǔn)，分析，最后解釋得到的結(jié)果。整個(gè)流程和不同工具的研發(fā)測(cè)試包含了科研工作者大量的辛勤付出。

銀河系中心黑洞的首張照片是這樣做成的！（EHT合作組織提供）

觀測(cè)條件有阻礙，因此選擇“舍近求遠(yuǎn)”

作為距離地球最近的超大質(zhì)量黑洞，約400萬倍太陽(yáng)質(zhì)量的銀河系中心黑洞距離地球僅有2.7萬光年。科研工作者為什么“舍近求遠(yuǎn)”，先分析出了M87星系黑洞的圖像，然后才回過頭來分析距離地球相對(duì)較近的銀河系中心黑洞呢？上海天文臺(tái)專家介紹，這是因?yàn)殂y河系塵埃帶的阻擋，普通的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡根本無法直接看到銀河系中心黑洞附近的景象，只能通過射電、紅外和X射線等波段望遠(yuǎn)鏡去推斷它的存在。

“我們從2017年4月當(dāng)中15天時(shí)間段里，挑選了天氣晴好的5-7天進(jìn)行觀測(cè)。在該段時(shí)間內(nèi)，EHT對(duì)目標(biāo)源進(jìn)行了觀測(cè)，每晚觀測(cè)大約8小時(shí)。”專家介紹，對(duì)銀心黑洞的觀測(cè)，如果考慮前期的籌備和測(cè)試階段，有些EHT團(tuán)隊(duì)成員已經(jīng)投入了差不多20年的時(shí)間。在這20年間他們進(jìn)行了新的硬件研制和新的軟件開發(fā)，尤其是在2010年后，又有新的望遠(yuǎn)鏡加入該項(xiàng)目，為使這些新老望遠(yuǎn)鏡能夠作為EHT陣開展全球協(xié)作觀測(cè)，需要解決很多技術(shù)和實(shí)際問題。

未來，黑洞不僅可能有彩色照片，還會(huì)有電影

據(jù)悉，事件視界望遠(yuǎn)鏡在2018年已經(jīng)增加了3個(gè)新的臺(tái)站，目前正在對(duì)2018年和2021年的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，2022年新的觀測(cè)數(shù)據(jù)正在整理中。

上海天文臺(tái)專家表示，未來，銀心黑洞和M87星系黑洞仍是最重要的科學(xué)目標(biāo)，EHT團(tuán)隊(duì)正在探究它們?nèi)绾坞S時(shí)間變化，獲得更清晰的圖像，并研究周圍磁場(chǎng)。在2019年捕獲到第一張黑洞照片以后，科學(xué)家的下一個(gè)重大科學(xué)問題是:我們是否能拍攝到氣體繞轉(zhuǎn)黑洞的動(dòng)態(tài)過程?黑洞對(duì)光線的引力透鏡效應(yīng)是檢驗(yàn)愛因斯坦相對(duì)論的方法之一，但若能觀測(cè)物質(zhì)繞轉(zhuǎn)黑洞的軌道，將是研究這個(gè)問題的全新維度。

李志遠(yuǎn)教授介紹，專家組們并沒有停歇，已經(jīng)投入到新的觀測(cè)計(jì)劃中。未來通過對(duì)不同頻段的觀測(cè)，科研人員們有望獲得更加豐富的數(shù)據(jù)，豐富黑洞的照片“數(shù)據(jù)庫(kù)”，從而給黑洞“拍”出真正意義上的彩色照片。

上海天文臺(tái)的EHT合作國(guó)內(nèi)協(xié)調(diào)人、上海天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)沈志強(qiáng)告訴記者，拍攝一部銀河系中心黑洞的“電影”，是下一代EHT的追求。“正在規(guī)劃建設(shè)中國(guó)的亞毫米波VLBI望遠(yuǎn)鏡，以期參與到對(duì)銀河系中心黑洞的24小時(shí)不間斷的接力觀測(cè)中。”

揚(yáng)子晚報(bào)/紫牛新聞記者 楊甜子

校對(duì) 李海慧