哈佛團隊調高黑洞照片解析度:不像甜甜圈 是千層餅

2020-12-13 網易新聞

澎湃新聞記者 虞涵棋

去年4月，一張「高糊」的黑洞照片橫空出世，給大家留下了一個紅色甜甜圈的印象。

將近一年之後，3月18日，哈佛-史密森天體物理學中心在《科學-進展》期刊上發表了關於這張歷史性照片的最新細節模擬。照片上看似只有一個光環，其實是由無數子光環嵌套而成的，這也符合廣義相對論的預言。

領導該項研究的麥可·詹森（Michael Johnson）也是首張黑洞照片攝影師事件視界望遠鏡（EHT）的成員。他解釋道，這是因為，光在到達望遠鏡之前，已經繞著黑洞轉了很多圈，形成難以計數的光子軌道。隨著軌道數增加，越來越靠近黑洞陰影的邊緣，光環的寬度就呈指數級地變窄，最終微弱得可忽略不計。

黑洞照片由一系列越來越窄的子光環嵌套而成

根據愛因斯坦引力場方程的計算，如果大量物質集中於空間一點，奇點周圍會形成時空扭曲的「視界」，一旦進入這個界面，連光子也無法逃逸。

因此，黑洞的本體是無法看見的，隱藏在照片中間的黑暗中。不過，我們能追溯到光子消失的「視界」外圍，那裡有被吸積成一圈的熾熱氣體，因湍急流動而摩擦發光。

在這些複雜嵌套的光環中，我們得以一窺光被極端引力彎曲後形成的複雜亞結構。它們也是黑洞的特徵「指紋」。

通過計算機軟體模擬出高精度的黑洞圖像，分解為一層層的子圖像，哈佛-史密森天體物理學中心的研究人員發現了理論與現實照片的吻合性。他們認為，根據黑洞層層光環的大小和形狀，科學家們有望計算出黑洞的質量和自旋性質。

然而，這些子光環在照片上根本無法肉眼分辨出來，到底要如何掌握它們的細節信息？

EHT是由分布在世界各地的8臺望遠鏡組成陣列，聯合觀測，形成一個有效口徑等於地球直徑的大望遠鏡。詹森表示，要想「拍」清楚子光圈，卻不需要這麼多望遠鏡，只需兩臺望遠鏡距離隔得足夠遠，形成幹涉就行。

他判斷，讓一臺太空望遠鏡與地上的EHT打配合，就能得到清晰的子光環信號。

研究人員認為，EHT增加一臺地球軌道望遠鏡能得到n=1的效果，而月球望遠鏡能得到n=2的效果。

(原標題：哈佛團隊調高黑洞照片解析度：其實不像甜甜圈，是「千層餅」)

(責任編輯：喬俊婧_NBJ11279)

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    由於它不以可觀察的方式與電磁場相互作用，也似乎不以任何方式與電磁輻射相互作用，因此它不容易被探測到。因此它被稱為「暗物質」。它存在的證據來自觀測到的星系和萬有引力定律，這表明星系在可見質量的情況下會遠離，不會像現在這樣運動，除非有一種看不見的物質（暗物質）大量存在。