望向黑洞:人類首次直接觀測銀河中心黑洞
www.fjnet.cn?2012-11-29 16:18? ?來源:環(huán)球網(wǎng) 我來說兩句
第一種、也是最重要的一種方法和今天的視界望遠鏡的原理相同—通過連接多個在地理位置上間隔較大的射電望遠鏡來創(chuàng)造一個干涉儀,干涉儀進而可以將各地射電望遠鏡的信號波收集并疊加起來,最后形成一股更強的新信號波。上世紀60年代早期,美國國家射電天文觀測站剛剛在弗吉尼亞州西部的格林班克落成,天文學家們就把包括它在內由兩座觀測站組成的干涉儀指向了銀河系中心。1966年,在觀測相對低頻電磁信號的時候,他們接收到了今天所知的人馬座A*發(fā)出的第一組信號。當時儀器的分辨率較低,無法進行有實質意義的觀測。8年之后,格林班克的天文學家獲得了更好的觀測條件,這讓他們能夠觀測到在銀河系中心密度極大、極光亮的地方發(fā)出的高頻電磁波。他們發(fā)現(xiàn),某些類似于陀螺的物質正在銀河系中心旋轉,而銀河系的其他部分正在圍繞它運行。其中一名天文學家在8年后將這部分物質命名為人馬座A*—當我們從地球上看去時,它位于人馬座的中心。 在那之后,更靈敏、功能更強大的探測器和電腦讓射電天文學家能夠用更高頻率的電磁波、以更高的清晰度觀測銀河的中心。波長更短、頻率更高的輻射能夠提供更高的分辨率。更重要的是,由銀河系中心最極端環(huán)境—視界的邊緣—所發(fā)出的輻射更趨向于非常高的頻率。當波長大于2毫米時,觀測銀河系中心就像“從結霜的浴室玻璃向外看”。Doeleman說,而當波長小于等于1毫米時,“結霜的玻璃就會奇跡般地變得清晰”。 未來世界各地的碟形天線網(wǎng)絡 為了捕捉到那些1毫米波,天文學家需要跋山涉水。大氣中的水蒸氣會阻礙1毫米波的通過,因此高頻射電望遠鏡都設在大氣干燥而稀薄的位置(比如莫納克亞火山),這里有利于1毫米波的順利通過。目前,位于海拔5000米處智利阿塔卡瑪沙漠(世界上最干燥的沙漠)中的大型毫米波陣列天文臺(ALMA)正在建設之中。 ALMA很快將成為世界上最強大的射電望遠鏡陣列,它有望于2015年加入EHT陣列。一旦它加入進來,將成為Doeleman跨越全球的望遠鏡陣列中至關重要的一站。即便有了ALMA的幫助,為了獲得觀測人馬座A*的事件視界所需要的數(shù)據(jù)收集能力,EHT仍然需要兩個、甚至更多的望遠鏡。EHT的工作人員還需要更新每個觀測站的設備,包括目前在Haystack研究所效力的記錄器。未來,它記錄數(shù)據(jù)的速度將是目前速度的8倍。在這些工作完成后,他們的望遠鏡必須能收集到足以形成一幅圖像的數(shù)據(jù)。 就像其他射電望眼鏡所生成的圖像一樣,這幅圖像將會是一幅由天空碎片組成的地圖—每個像素都代表了來自宇宙模糊區(qū)域的輻射強度。獲取數(shù)據(jù)需要一個晚上,而匯總數(shù)據(jù)需要幾個晚上。最后,一幅完整的圖像將呈現(xiàn)在人們面前。 理論學家們已經(jīng)使用超級電腦預測了這幅圖片的樣子。如果黑洞是平靜的,望遠鏡就會看見在黑色圓盤的四周,有一圈淡淡的光暈,就像日蝕一樣。圓盤的一邊可能包含著一團光,那是一個熱點,一團圍繞著“事件視界”運行的共生物質。如果人馬座A*被發(fā)現(xiàn)的時候正在捕獲并吞噬某些巨大的物質云,那么它看上去將會像一團火球。 |
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