事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)合作組織利用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列和其他設(shè)施進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)觀測(cè),實(shí)現(xiàn)了從地球表面獲得的天體觀測(cè)最高分辨率。他們通過探測(cè)來自遙遠(yuǎn)星系、頻率約為345GHz(相當(dāng)于0.87毫米波長(zhǎng))的光線實(shí)現(xiàn)了這一壯舉。通過突破分辨率的極限,未來黑洞成像將呈現(xiàn)出前所未有的清晰度,地面天體物理研究能力也將有更高標(biāo)準(zhǔn)。這些新發(fā)現(xiàn)27日發(fā)表在《天文學(xué)雜志》上。
EHT合作組織2019年發(fā)布了基于1.3毫米波長(zhǎng)觀測(cè)的M87星系中心超大質(zhì)量黑洞的圖像,并于2022年發(fā)布了銀河系中心黑洞人馬座A*的圖像。這些圖像是通過將全球多個(gè)射電天文臺(tái)連接在一起,使用甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù),形成一個(gè)單一的地球大小的虛擬望遠(yuǎn)鏡而獲得的。
為了獲得更高分辨率的圖像,天文學(xué)家通常依賴更大的望遠(yuǎn)鏡,或者增大使用干涉儀的多個(gè)觀測(cè)臺(tái)之間的距離。但由于EHT已與地球大小相當(dāng),因此提高其地面觀測(cè)分辨率需要用不同的方法——觀測(cè)波長(zhǎng)更短的光線。
為了證明能夠在0.87毫米波長(zhǎng)下工作,合作組織在這個(gè)波長(zhǎng)下對(duì)遙遠(yuǎn)而明亮的星系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。他們沒有使用完整的EHT陣列,而是使用了兩個(gè)較小的子陣列。
在這次試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中,合作組織實(shí)現(xiàn)了精細(xì)度高達(dá)19微角秒的觀測(cè),這意味著他們實(shí)現(xiàn)了從地球表面獲得的最高分辨率。不過,他們尚未獲得圖像,因?yàn)槭褂玫奶炀數(shù)量不足以從數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確重建圖像。
這次技術(shù)測(cè)試為研究黑洞打開了一扇新窗。如果借助全陣列,EHT將可看到小至13微角秒的目標(biāo),相當(dāng)于從地球上看到月球上的一個(gè)瓶蓋。隨著下一代EHT的升級(jí),EHT成像的清晰數(shù)據(jù)量將增加10倍,可使科學(xué)家制作出更詳細(xì)、更靈敏的黑洞圖像,甚至拍攝出以這些“暴力宇宙野獸”為主角的電影。