银河系中心黑洞的第一张照片，本文带你了解发现的过程

Posted 2022-11-22 ur home

 本文翻译自以下两篇文章：

EHT《Astronomers reveal first image of the black hole at the heart of our galaxy》

Mashable《Behold the Milky Way's supermassive black hole in first-ever photo》

图片注释：该图像由一个名为 Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration 的全球研究团队使用来自全球射电望远镜网络的观测结果制作。

天文学家终于看到了银河系的中心，揭开了一个巨大的黑洞的面纱，这是一个距离地球 26,000 光年的天体漩涡，否则应该隐藏在视线之外。

2022年5月12日 周四，一个国际研究小组发布了被称为人马座 A*（Sgr A*，发音为“sadge-ay-star”）的超大质量黑洞的快照，通过来自世界各地的八个相连的无线电天线的力量进行监视，这些天线共同可以穿透外层空间的黑暗尘埃，尽管黑洞在定义上是看不见的，光不能以足够快的速度传播以逃离它们的魔爪，但人马座 A* 以黑色阴影的形式出现，周围环绕着明亮的气体和碎片旋转的阴影。

这张照片显示了一个让人联想到日食的深空区域，一个黑色的圆圈，周围环绕着一圈耀眼的红橙色绒毛，图像被着色，以便人眼可以感知它。

直到三年前，对黑洞的任何描述都只是艺术家对旋转的时空弯曲现象可能是什么样子的解释或计算机模型，在故事顶部的照片中看到的这个物体是真正的模样，每个像素都代表着一项艰巨的努力：来自全球 80 个机构的数百名科学家共同努力收集、处理和拼凑无线电数据的片段。

这一突破还发表在科学杂志《天体物理学杂志快报》上，Event Horizon Telescope的发言人是由300 名从事这项壮举工作的科学家组成的国际合作组织，他们在至少七个国家/地区同时召开新闻发布会以分享新闻，其中包括在美国华盛顿特区的国家新闻俱乐部举行的新闻发布会。

图片注释：第一张黑洞的直接图像！M87星系中的超大质量黑洞——质量是太阳的65亿倍

人马座 A*的图像，发音为“人马座 A 星”，是一项具有里程碑意义的成就，这是科学家们第二次克服隐形障碍瞥见黑洞，第一张照片于 2019 年 4 月曝光，展示了位于Messier 87 星系中心的黑洞，尽管它距离我们约 5300 万光年，但它的大小更容易被捕获，天文学家说，这个被称为 M87* 的黑洞与地球的八行星太阳系一样大。

图片注释：南极望远镜是与事件视界望远镜阵列相连的无线电天线之一，用于产生黑洞图像

射手座 A* 要小得多，直径约 2700 万英里，但绝不是小声，科学家估计它的质量是太阳的 400 万倍，为了使一个难以掌握的数字更加深不可测，想象一下：太阳的质量等于 333,000 个地球。

如果 M87* 提供了黑洞不是科幻小说的证据，那么人马座 A* 就是数十年来不断增加的观测科学的证明。在第一张黑洞照片出现之前，科学家们通过检测它对附近恒星和气体的影响来推断空间中存在一个黑洞，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）的广义相对论在一个多世纪前就预言了黑洞，以及宇宙学家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking），他的大部分职业生涯都致力于数学证明黑洞的存在，他们都是为周四的发现铺平道路的众多人物之一。

为了收集处理图像所需的大量数据，事件视界望远镜使用了一种称为超长基线干涉测量法的技术，该技术可以同步世界各地的天文台，并利用地球的自转来形成一个虚拟的行星大小的望远镜，据该组织称，这些仪器一起能够以与从巴黎阅读纽约报纸所需的力量相媲美的视力观察天空。

图片注释：事件视界望远镜主任 Sheperd Doeleman 于 2019 年 4 月 10 日在华盛顿特区的国家新闻俱乐部举行的国家科学基金会组织的新闻发布会上展示了黑洞的第一张照片

在 2019 年宣布黑洞时，Event Horizon Telescope 的合作者表示，他们也曾试图创建这个超大质量黑洞的图像，但该团队未能获得清晰的图像，作为宇宙中研究最多的超大质量黑洞之一，这让许多渴望凝视银河系肚脐的天体物理学家感到失望。

“作为宇宙中研究最多的超大质量黑洞之一，这让许多渴望凝视银河系肚脐的天体物理学家感到失望。”

黑洞是外太空中最难以捉摸的东西，最常见的一种，称为恒星黑洞，通常被认为是一颗巨大的恒星在超新星爆炸中死亡的结果，然后，恒星的物质会自行坍缩，凝聚成一个相对较小的区域。

但是，质量比太阳大几百万到几十亿倍的超大质量黑洞是如何形成的，比典型的恒星黑洞还要神秘，许多天体物理学家和宇宙学家认为，这些庞然大物潜伏在几乎所有星系的中心，哈勃太空望远镜最近的观测结果支持了超大质量黑洞起源于星暴星系的尘埃核心的理论，新恒星在这里迅速产生，但科学家们仍在努力解决这个问题。

黑洞没有表面，就像在行星或恒星上一样，相反，它们有一个称为“事件视界”的边界，这是一个不归路，如果有任何东西俯冲得太近，它就会掉进去，永远无法逃脱洞的引力。

银河系中心黑洞图像的制作

事件视界望远镜 (EHT) 合作通过结合从 EHT 观测中提取的图像，创建了我们银河系中心的超大质量黑洞的单个图像（顶部框架），称为人马座 A*（或简称 Sgr A*）。

主图像是通过将使用不同计算方法创建的数千张图像平均在一起生成的——所有这些图像都准确地拟合了 EHT 数据，该平均图像保留了在不同图像中更常见的特征，并抑制了不常出现的特征。

图像也可以根据相似的特征分为四组，四个集群中每一个集群的平均代表性图像显示在底行中，其中三个星团显示出环形结构，但在环周围具有不同分布的亮度，第四个集群包含的图像也符合数据但不呈环状。

条形图显示了属于每个集群的图像的相对数量，前三个集群中的每一个都有数千张图像，而第四个也是最小的集群只包含数百张图像，条形的高度表示每个聚类对顶部平均图像的相对“权重”或贡献。

笔记

[1] 在 2017 年 4 月进行观测时，参与 EHT 的各个望远镜包括：阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列 (ALMA)、阿塔卡马探路者实验 (APEX)、IRAM 30 米望远镜、詹姆斯Clerk Maxwell 望远镜 (JCMT)、大毫米望远镜 Alfonso Serrano (LMT)、亚毫米阵列 (SMA)、UArizona 亚毫米望远镜 (SMT)、南极望远镜 (SPT)。从那时起，EHT 将格陵兰望远镜 (GLT)、北部扩展毫米阵列 (NOEMA) 和位于基特峰的 UArizona 12 米望远镜添加到其网络中。

ALMA是欧洲南方天文台 (ESO；欧洲，代表其成员国)、美国国家科学基金会 (NSF) 和日本国立自然科学研究所 (NINS) 以及国家研究委员会（加拿大)、科学技术部（MOST；台湾）、中央研究院天文与天体物理研究所（ASIAA；台湾）和韩国天文与空间科学研究所（KASI；大韩民国），与智利共和国合作。联合 ALMA 天文台由 ESO、联合大学公司/国家射电天文台 (AUI/NRAO) 和日本国家天文台 (NAOJ) 运营。顶尖，由马克斯普朗克射电天文研究所（德国）、昂萨拉空间天文台（瑞典）和 ESO 合作，由 ESO 运营。30 米望远镜由IRAM 运营（IRAM 合作伙伴组织是 MPG（德国）、CNRS（法国）和 IGN（西班牙））。JCMT由东亚天文台代表中国科学院天文大科学中心、NAOJ 、ASIAA、KASI、泰国国家天文研究所以及英国和加拿大的组织运营。LMT由 INAOE 和 UMass 运营，SMA由天体物理中心运营 | 哈佛和史密森尼和 ASIAA 和 UArizona SMT 由亚利桑那大学运营。SPT由芝加哥大学使用亚利桑那大学提供的专用 EHT 仪器进行操作。

格陵兰望远镜 ( GLT ) 由 ASIAA 和史密森尼天体物理天文台 (SAO) 运营。GLT 是 ALMA-Taiwan 项目的一部分，并得到了中央研究院 (AS) 和 MOST 的部分支持。NOEMA由 IRAM 运营，位于基特峰的 UArizona 12 米望远镜由亚利桑那大学运营。

[2] 黑洞是我们所知道的唯一质量随大小变化的天体。一个比另一个小一千倍的黑洞的质量也小一千倍。