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何其幸运,我们是第一批看到黑洞的人类

来源: 交汇点   作者:  2019-04-11 06:32:42

  ——记者直击上海天文台发布现场

新华社发

  4月10日,“事件视界望远镜”(Event Horizon Telescope,简称EHT)项目在美国华盛顿、中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔、丹麦灵比和日本东京同时召开新闻发布会,以英语、汉语、西班牙语、丹麦语和日语发布一项重大成果——人类有史以来获得的第一张黑洞照片。

  本报记者昨来到中国科学院上海天文台新闻发布会现场,与中国科学家共同见证这一历史时刻。当黑洞照片呈现在面前时,全场立即惊呼又瞬间肃然,此后是掌声雷动!

  宇宙是神秘而美丽的。我们从这里望见什么?不仅是黑洞,更是人类科学智慧:大胆假设、小心求证。

  这是人类科学不断求索挑战未知的漫漫长路,亦是全球科学家携手求证的见证,更是面向永无止境的科学探索的再出发。何其幸运,我们是第一批看到“黑洞”的人类。

  穿越5500万光年,

  史上首张黑洞照片近在眼前

  “5、4、3、2、1……”激动人心的读秒后,终于在北京时间4月10日晚9时07分,黑洞照片在中科院上海天文台发布会现场大屏幕上亮相。

  如果要评选出2019年最有价值和最受期待的照片,那么非这张照片莫属。照片“主角”是室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞,其质量是太阳的65亿倍,距离地球大约5500万光年,它是人类拍摄的首张黑洞照片,它是黑洞存在的直接“视觉”证据。

  细看照片,其中展示了一个中心为黑色的明亮环状结构,看上去有点像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的“阴影”,明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘。参与国际合作的中方科学家、中国科学院上海天文台台长沈志强解释,由于运动导致的多普勒效应,黑洞一边亮,一边暗。而且大家看到的颜色不是真的颜色,因为那是射电波,没有颜色。天文学家用颜色来描绘,是“伪色成像”。

  照片发布的那一霎那,全场观众掌声持续了一分多钟,身边的相机和手机快门声响个不停,大家第一时间把黑洞的照片转发朋友圈,现场有人评论说像笑脸,也有人惊呼有生之年看到真是万幸。

  “我们已经完成了上一代人认为不可能做到的事情!”项目主任、美国哈佛-史密森天体物理学中心的谢泼德·杜勒曼在美国华盛顿同步进行的新闻发布会上总结说,“技术的突破、世界上最好的射电望远镜之间的合作、创新的算法都汇聚到一起,打开了一个了解黑洞的全新窗口。”

  再次证明,

  “爱因斯坦,你是对的!”

  “这是人类获得关于黑洞的第一个直接视觉证据,证实了爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立,也将帮助回答星系中的壮观喷流如何产生并影响星系演化等诸多前沿问题。”沈志强接受本报记者采访时说。

  继4年前科学家捕捉到“引力波”之后,此次的黑洞照片,再一次有力地证实了爱因斯坦广义相对论的猜想,我们对黑洞的亲密接触,从“听到”变成了“看到”。“爱因斯坦说对了。”中科院上海天文台副台长袁峰接受本报记者采访时表示,随着黑洞理论和观测的不断发展、相互促进,我们会不断更新对星系演化的认识,接下来,我们有望通过黑洞照片,试图理解大质量黑洞“喷流”现象的形成。

  “黑洞是时空尽头,存在一些我们想破解的谜团。首次给黑洞拍照可能帮助我们朝着解开这些谜更进一步。”项目科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克在全球同步进行的新闻发布会上表示。

  解密黑洞照片背后的全球故事

  “事件视界望远镜”项目起源于2006年,来自全球60多个研究机构的200多位科学家们开展了一项雄心勃勃的庞大观测计划——给黑洞拍摄一张照片。

  项目艰难在哪里?沈志强告诉记者,创建EHT是一项艰巨的挑战,需要升级和连接部署八个现有的射电望远镜来组成全球网络,而这些望远镜分布在各种具有挑战性的高海拔地区,包括火山、沙漠以及南极点。而且拍摄时要求所有的望远镜所在地不能有阴雨天气,这样的巧合少之又少。2017年,全球6地共8个望远镜开始观测拍摄,并整整用了两年的时间才“冲洗”完毕。

  为什么照片“冲洗”要两年?沈志强解释,由8个望远镜虚拟的大望远镜阵列并非直接拍出了黑洞的图像,而是给出了许多数据,必须经历复杂的计算机处理过程。由于数据量实在太大,以至于网络传输都太慢了,于是EHT采用了最传统的方法——“物理运输”:这些硬盘被空运至被称作相关器的高度专业化超级计算机进行合并处理。这些超级计算机位于马普射电所和麻省理工学院海斯塔克天文台。在那里,合作开发的新型计算工具将精心处理数据并转换为图像。

  本次发布的照片为什么看起来比较模糊?和光学照片的清晰度问题一样,根源在于分辨率。中国科学院上海天文台研究员路如森表示,要想提高望远镜的分辨率,需增加望远镜的有效口径。这次通过VLBI技术对全球8个不同地方的望远镜进行联网得到了一个口径达1万公里的望远镜。然而,尽管现在的亚毫米望远镜基线已经达到了1万公里,但空间分辨率刚达到黑洞视界面的尺寸,所以在科学家们观测的有限区域内,就相当于只有有限的几个像素,最终呈现的照片看起来比较模糊。

  中国科学家,

  科学共同体中的“重要身影”

  这次的黑洞照片由EHT项目和中国科学院共同发布,这是国际天文学家们共同协作完成的一个重大成就,也是一个令全球瞩目的重大成果。比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿六地,以英语、西班牙语、汉语和日语四种语言进行了同步直播。

  这一激动人心的成果,也受到了中国科学院天文大科学中心(CAMS)的支持,CAMS由中国国家天文台、紫金山天文台和上海天文台共同建立,是EHT的一个合作机构(EHT共有3个合作机构)的成员。上海天文台牵头组织协调国内学者通过该合作机构参与此次EHT项目合作,参与了位于美国夏威夷的东亚JCMT望远镜对黑洞的观测,多名中国学者是此次黑洞照片相关论文的作者。中国科学院国家天文台副台长薛随建指出,这次“算是重在参与”,但为在相关科研领域“机制性参与国际合作组织、逐渐发挥越来越重要的作用,做出了良好的示范”。

  本报记者从现场获悉,中国共有16位科学家参与了该项目,其中10位科学家来到了现场。中国科学家运营了EHT望远镜,在观测上有贡献,此外,在数据分析方面也有关键性的贡献,多位中国科学家定期讨论,分析观测结果。

  毫无疑问,“在中国科学界参与的30米望远镜(TMT)等其他重大国际项目中,那些可预期和不可预期的重大发现将更加激动人心。”薛随建接受记者采访时说。

  回顾与国际同行共同拍出人类首张黑洞照片的经历,路如森说:“作为长期深度参与‘事件视界望远镜’国际合作的中国研究人员,我觉得这张黑洞照片是科学共同体的努力结果。科学对人类发展至关重要,人类的科学共同体也是人类命运共同体的重要组成部分。”

  交汇点记者 沈峥嵘 王梦然 张 宣

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编辑:王高峰

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