它用一个“虚拟”望远镜真实地描绘了一个黑洞。

这项成就依赖于遍布全球的射电望远镜网络。
4月10日,2019-东部时间下午4:14
阿尔玛阵列的照片,一组带有大碟形天线的射电望远镜

一个遍布全球的望远镜网络——包括智利的阿尔玛望远镜(部分如图所示)——联手创建了“视界望远镜”。vwin手机这是一个虚拟的无线电天线,几乎和地球一样大。

卡洛斯·帕迪拉/AUI/NRAO

黑洞不太适合拍照。它们的极端重力阻止了光的逃逸。这意味着这些宇宙重击者的黑暗心脏仍然完全不可见。然而,星系中心的超大质量黑洞可能会通过喷射带电粒子的明亮喷射而自尽。其他的可能会被附近恒星的光“看到”,它们会抛开或撕开。靠近,这些庞然大物被吸积盘所包围,吸积盘是由吸进物质制成的发光盘。

科学家们现在巧妙地建立了一个由八台射电望远镜组成的网络。同心协力,它们实际上是地球大小的眼睛盯着天空。他们刚刚拍摄了一个黑洞的轮廓事件视界-里面什么也看不见,什么也逃不出的边缘。它可以在黑洞吸积盘上看到。

2017年4月,这个所谓的视界望远镜,或EHT,收集到的数据现在已经产生了第一张超大质量黑洞的图像。它位于星系M87内部。

“没有什么比拥有一个图像更好的了,”阿维·勒布说。他是剑桥哈佛大学的天体物理学家,质量。尽管科学家们在过去的半个世纪里收集了大量黑洞的间接证据,他指出“眼见为实”。

创造出有史以来第一幅黑洞的肖像是很棘手的,不过。黑洞占据了一小片天空。它们离得太远了,以至于它们周围的光晕显得非常微弱。对M87黑洞进行成像的项目需要全球八个天文台。作为一个虚拟的无线电天线,他们的视力将比任何一个单独工作的天文台都要敏锐。

将“解决方案”付诸解决

M87内部的超大质量黑洞不是小鱼苗。它的重量大约是我们太阳质量的65亿倍。但从5500万人来看光年离开,它看起来是天空中最小的光点。它比地球上的人看到的月球上的橙色还小。仍然,除了人马座A*这个位于我们银河系中心的黑洞之外,M87的黑洞是天空中最大的黑洞轮廓。

为视距望远镜vwin手机连接在一起的射电望远镜的地图。
获取黑洞的第一张照片需要连接跨越大距离的两对射电望远镜——几乎是整个地球。
NRAO/AUI/NSF

只有具有超高分辨率的望远镜才能分辨出如此微小的物体。望远镜的分辨率取决于它的直径:圆盘越大,视野越清晰。因此,即使是超大质量黑洞的清晰图像也需要一个行星大小的无线电天线。

Loeb解释道:“诀窍是,你不需要用天文台覆盖整个地球。”他没有参与过EHT。相反,天文学家把许多望远镜同时观测到的无线电波结合起来。这使得望远镜有效地作为一个巨大的碟形物工作。它的直径事实上的碟子等于最长距离的长度,或基线,在网络中的两个望远镜之间。对于2017年的EHT,那是从南极到西班牙的距离。

望远镜,集合!

eht并不总是今天的热门阵列。2009,一个只有四个天文台的较小网络-在亚利桑那州,加利福尼亚州和夏威夷-拍摄到了一架从M87黑洞中心喷涌而出的等离子射流的底部。但是这个小望远镜网络还没有放大能力来揭示黑洞本身。

随着时间的推移,EHT计划招募了新的无线电观测站。2017岁,北美有八个观测站,夏威夷,欧洲,南美洲和南极。新来者中有阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列,或者阿尔玛。它位于智利北部的高原上。有一个比美国足球场更大的拼盘区,阿尔玛收集的无线电波比其他天文台多得多。

“阿尔玛改变了一切,”文森特·费什说。他是麻省理工学院威斯特福德海斯塔克天文台的天文学家,质量。他说,它现在可以提供“非常可靠的检测”。“任何你以前几乎不想发现的东西。”

阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列在夜晚与月亮和银河在上空。
智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列是“视界望远镜”的聚光MVP。它的66道菜总面积比一个美国足球场大。
S.吉萨德/股票期权

比他们的部分总和还要多

在3月底或4月初,最好在10天内开展EHT观察活动。那时,每个天文台的天气都承诺提供最清晰的天空图像。研究人员最大的敌人是大气中的水,如雨雪。它能干扰EHT望远镜调谐到的毫米波无线电波。

计划好几个大陆的天气可能是一件很头疼的事。

杰弗里·鲍尔在中国科学院希洛天文学和天体物理学研究所工作,夏威夷。“每天早上”在一次EHT活动中,这位天文学家指出,“有一组疯狂的电话,天气数据分析和望远镜准备就绪。”之后,“我们为晚上的观察做了一个行动/不行动的决定。”研究人员对情况很挑剔。但在最后一段,他们会拿走他们能得到的。

当天空晴朗到可以观察的时候,研究人员在每个EHT观测站都将该网络的望远镜指向超大质量黑洞附近。然后他们开始收集无线电波。M87的黑洞和SGR A*一次出现在天空中。每个人都会像其他人一样站起来。这使得EHT可以在一次多天的战役中来回观察其两个目标。所有八个天文台都可以跟踪SGR A*。因为M87在北方天空,南极站的视线看不见。

超大质量黑洞M87带电亚原子粒子喷射的照片
从M87的超大质量黑洞可以看到带电亚原子粒子的明亮喷射。这些喷流延伸了数千光年(如哈勃太空望远镜图片所示)。研究人员希望事件地平线望远镜的观测将有助于揭示宇宙光显示的起源。vwin手机
哈勃遗产团队(aura/stsci)美国宇航

独自一人,每个观测站的数据看起来都是胡说八道。但结合起来,这些数据可以揭示黑洞的外观。

这就是它的工作原理。想象一对无线电天线对准一个目标。在这种情况下,这是黑洞的环形轮廓。

从环的每一位发出的无线电波必须经过稍微不同的路径才能到达每个望远镜。这些无线电波可以互相干扰。有些会加强彼此。其他人有时会相互抵消。每个望远镜所看到的波的模式取决于当环的不同部分的无线电波到达望远镜时是如何相互作用的。

对于简单目标,比如单个恒星,只有两台望远镜所接收到的无线电波能为研究人员提供足够的数据,以弄清光线是如何分布在天空中的。但是黑洞是一个复杂的光源。对于图像可能是什么,有太多可能的解决方案。因此,研究人员需要更多的数据来研究黑洞的无线电波是如何相互作用的。

理想阵列具有尽可能多的不同长度和方向的基线。距离较远的望远镜对可以显示出更精细的细节。这是因为无线电波从黑洞到每个望远镜的路径之间存在着更大的差异。EHT包括具有南北和东西方向的望远镜对。随着地球自转,这些变化,相对于黑洞。

把所有的都拉在一起

为了把每个天文台的观测结果结合起来,研究人员需要非常精确地记录他们收集数据的时间。所以天文学家使用原子钟(即每1亿年损失一秒的原子钟)。

时间戳有很多数据。“在我们上次的实验中,我们以每秒64千兆比特的速度记录数据。这是“比家庭互联网连接快1000倍”。

这些数据随后被传送到麻省理工学院的干草堆天文台和波恩的马克斯普朗克射电天文学研究所。德国。在那里,数据在一种特殊的超级计算机中处理。它被称为相关器。

每个望远镜站在一次观测活动中积累了数百兆字节的信息。这太多了,无法通过互联网发送。所以研究人员使用了下一个最好的选择:蜗牛邮件。到目前为止,没有重大的航运事故。仍然,鲍尔承认邮寄磁盘总是有点伤脑筋。

虽然在2017年观察活动的几周内,大部分的EHT数据都达到了Haystack和Max Planck,直到11月才有飞机从南极起飞。

填空

结合eht数据仍然不足以呈现超大质量黑洞的清晰图像。如果M87的黑洞是一首歌,然后把它成像,eht数据就像是在钢琴上用一堆坏键演奏的曲子。工作键或望远镜基线对越多,就越容易获得旋律的要点。

“即使你的钥匙坏了,如果你把剩下的都弹对了,你可以找到调子,”费什说。“这部分是因为我们知道音乐的声音,”他说。“我们重建图像的原因,即使我们没有100%的信息,因为我们知道“一般”图像是什么样子的。

有一些数学规则可以说明任何给定图片可以包含多少随机性,比如它应该有多亮,相邻像素看起来相似的可能性有多大。这些基本准则可以告诉计算机软件如何决定哪些数据解释最有意义。

黑洞及其他

预计eht的黑洞观测将有助于回答一些问题,比如一些超大质量黑洞是如何形成的,包括M87,发射如此明亮的等离子喷射器。了解气体是如何落入黑洞并供给黑洞的,也有助于解开一些黑洞如何在早期宇宙中如此迅速地成长的谜团,Loeb说。

勒布说,eht也可以用来发现一对超大质量黑洞在彼此的轨道上运行。两个相对较小的黑洞相撞,创建引力波2015年检测。对这种黑洞对进行普查可能有助于研究人员确定激光干涉仪空间天线的目标,或者丽莎。它的目标将是从太空中搜寻黑洞等物体运动引发的引力波。

除了超大质量黑洞外,eht几乎没有其他可行的目标,丹尼尔·马龙说。他是图森亚利桑那大学的天体物理学家。在宇宙中,几乎没有其他东西像超大质量黑洞周围的空间那样微小而明亮。Marrone解释说:“你必须能够从微小的天空中获得足够的光线。”“原则上,我们可能在看外星人的车牌之类的东西,“但它们需要非常明亮。

对外星人探索者来说太糟糕了。仍然,监视超大质量黑洞是一个非常巧妙的技巧。

一对超大质量黑洞的插图
除了单独成像超大质量黑洞,事件地平线望远镜也可以搜索超大质量的黑洞对。它们可能是一个名为Lisa的天基引力波观测站的目标,用于激光干涉仪空间天线。
Aurore Simonnet/Sonoma州,麻省理工学院加州理工学院利戈

权力话语

关于强词的更多信息

外星人非本地生物。(天文学)在遥远世界上或从遥远世界来的生命。

天线(复数:天线)在物理学中:接收(接收)电磁能的装置。

数组广泛而有组织的一组物体。有时,它们是以系统方式放置的工具,以协调方式收集信息。其他时间,一个数组可以指的是以一种可以产生广泛相关事物的方式排列或显示的事物,比如颜色,一次可见。该术语甚至适用于一系列选项或选择。

天文学研究天体的科学领域,空间和物理宇宙。在这个领域工作的人被称为天文学家.

天体物理学天文学的一个领域,研究了解空间中恒星和其他物体的物理性质。在这个领域工作的人被称为天体物理学家.

气氛环绕地球或其他行星的气体的外壳。

原子钟一种计时装置,依靠受激原子微波发射的频率。例如,对于铯原子,频率为9192631770赫兹(或每秒的周期/振荡)。许多常见的设备,包括手机,计算机和GPS卫星接收器依靠原子钟的高精度来定期重置它们的时间(称为同步)。

巨兽对任何惊人的大事物的称呼。这个词来自圣经的约伯书中描述的一种可怕的动物。

黑洞引力场空间中的一个区域,其引力场如此之强,以至于无论物质或辐射(包括光)都能逃脱。

人口普查官方的人口统计或调查。

大陆(地质学)位于构造板块上的巨大陆地块体。在现代,有六个已知的地质大陆:北美,南美洲欧亚大陆,非洲澳大利亚和南极洲。2017,科学家们还提出了另一个理由:狂热。

宇宙的一个形容词,指的是宇宙-宇宙及其内的一切。

数据收集起来用于分析的事实和/或统计数据,但不一定以赋予它们意义的方式进行组织。对于数字信息(计算机存储的类型),这些数据通常是存储在二进制代码中的数字,被描绘成由零和一组成的串。

直径穿过圆心或球形物体的直线的长度,从一侧的边缘开始,到另一侧的边缘结束。

事件视界围绕黑洞的假想球体。黑洞越大,球体越大。在视界内发生的任何事情都是看不见的,因为重力非常强,在正常情况下甚至连光都逃不掉。但是根据一些物理理论,在某些情况下,少量的辐射可以逸出。

足球场运动员踢美式足球的场地。由于它的大小和熟悉度,许多人用这个领域来衡量事物有多大。调节场(包括末端区域)长360英尺(约110米),宽160英尺(约49米)。

银河系由引力连接在一起的一组大恒星。星系,每颗恒星通常包括1000万到100万亿颗恒星,也包括气体云,尘埃和爆炸恒星的残余物。

重力吸引任何有质量的物体的力量,或散装,对任何其他有质量的东西。物体的质量越大,它的重力越大。

激光产生单色强相干光束的装置。激光用于钻孔和切割,对准和引导,在数据存储和手术中。

光年光在一年内传播的距离,约9.48万亿公里(约6万亿英里)。为了了解这个长度,想象一根足够长的绳子绕着地球。它的长度将超过40000公里(24900英里)。把它摆正。现在又铺设了2.36亿条相同长度的电缆,端到端,就在第一次之后。它们现在跨越的总距离等于一光年。

群众这个数字显示了一个物体在加速vwin手机和减速时有多大的阻力——基本上是一个衡量物体由多少物质构成的尺度。

月亮任何行星的自然卫星。

神经很久了,纤细的纤维在动物体内传输信号。动物的脊骨里有许多神经,其中一些控制着它的腿或鳍的运动,其中一些传递着热的感觉,寒冷或疼痛。

网络一群相互联系的人或事物。(v.)与在特定区域工作或做类似事情的其他人(如艺术家)联系的行为,业务领导或医疗支持小组);通常是去那些会有人参加的聚会,然后和他们聊天。(n)网络化)

天文台(天文学)容纳一个或多个望远镜的建筑物或结构(如卫星)。

象素图片元素的缩写。电脑屏幕上的一小块照明区域,或打印页上的点,通常放在一个数组中形成一个数字图像。照片由数千像素组成,每种不同的亮度和颜色,每一个都太小了,除非图像放大。

行星围绕恒星运行的天体,它足够大,让重力把它挤压成一个圆形的球,并把它轨道附近的其他物体清理掉。

等离子体(在化学和物理中)电子与原子分离的物质的气态。等离子体包括带正负电荷的粒子。(医学)血液中无色的液体部分。

高原一片平坦的土地,高出海平面。它有时被称为“台地”,它的一些边缘倾向于陡峭的倾斜(悬崖)。

无线电波电磁波谱中的一部分波。它们是人们现在用来进行远程通信的一种类型。比可见光的波长长,无线电波用来传输无线电和电视信号。它们也用于雷达。

分辨率(在光学中)与某种物体的清晰程度或细节有关的术语。(v.)决心)

软件指导计算机硬件的数学指令,包括处理器,执行某些操作。

明星星系的基本组成部分。当重力压缩气体云时,恒星就会形成。当它们变得足够致密以维持核聚变反应时,恒星会发出光,有时还会发出其他形式的电磁辐射。太阳是我们最接近的恒星。

望远镜通常是一种采光装置,通过使用透镜或曲面镜和透镜的组合,使远处的物体看起来更近。一些,然而,通过天线网络收集无线电发射(来自电磁频谱不同部分的能量)。

曲调(在工程中)调整到合适的水平。

宇宙整个宇宙:在整个空间和时间中存在的所有事物。它在一次被称为“大爆炸”的事件中形成以来一直在膨胀,大约138亿年前(给或取几亿年)。

可行的能够生存。(生物学)能够生存和/或过正常的寿命。(在工程学中)应该按计划工作或操作的东西,就像“可行的概念”。

事实上的几乎像什么东西。一个物体或概念,实际上是真实的,几乎是真实的,但不是完全真实的。这个术语经常被用来指那些被计算机用数字建模或完成的东西,不是通过使用真实的部分。因此,虚拟马达可以在电脑屏幕上看到,并通过电脑编程进行测试(但它不可能是由金属制成的三维设备)。

波动在空间和物质中有规律地运动的扰动或变化,振荡方式。

波长一系列波中一个峰与另一个峰之间的距离,或者一个槽和下一个槽之间的距离。它也是用来测量辐射的“尺度”之一。可见光-它,就像所有的电磁辐射一样,波传播-包括波长在380纳米(紫色)到740纳米(红色)之间。波长小于可见光的辐射包括伽马射线,X射线和紫外线。长波辐射包括红外光,微波与无线电波.

可读性得分:

八点四

引用

网站:视界望远镜.