摘要:黑洞照片由一系列越來越窄的子光環嵌套而成。領導該項研究的邁克爾·約翰遜(Michael Johnson)也是首張黑洞照片攝影師事件視界望遠鏡(EHT)的成員。

(原標題:哈佛團隊調高黑洞照片分辨率:其實不像甜甜圈,是“千層餅”)

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。

領導該項研究的邁克爾·約翰遜(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,這是因爲,光在到達望遠鏡之前,已經繞着黑洞轉了很多圈,形成難以計數的光子軌道。隨着軌道數增加,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,那裏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”。

通過計算機軟件模擬出高精度的黑洞圖像,分解爲一層層的子圖像,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。他們認爲,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是由分佈在世界各地的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。約翰遜表示,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,形成干涉就行。

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。

研究人員認爲,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。

相關文章