目前,EHT已经组建成了一个相当于地球直径那么大的巨型天线观测网络。在这个网络中,西半球分布的8处大型射电望远镜及其阵列是绝对的主力军。我们可以具体来看看这八位“功臣”:首先是位于智利北部查南托高原的阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列,由64台12米口径的天线组成。
首张黑洞照片是如何拍出来的?事件视界望远镜的工作原理是什么?
此外,EHT也有可能捕捉到黑洞辐射出的能量喷流。它的核心目标就是尽量清晰地捕捉黑洞周围环境的图像,以此来衬托出黑洞的“影像”。虽然具体拍出来的样子究竟如何,可能很快就真相大白了,但这确实是一项令人惊叹的全球科学合作成果。
这个观测阵列的核心原理是射电甚长基线干涉技术。简单来说,就是把全世界现有的射电望远镜都“捆绑”在一起,形成一张巨大的网络。每次进行观测时,这些分散在各地的望远镜都会同时对准同一个天体目标。这样组合起来的虚拟望远镜,其有效口径相当于整个“大网”覆盖的直径大小。
依靠以这八处设施为主的庞大观测网,EHT能够提供比哈勃望远镜分辨率高近1000倍的图像,尽管这是在非可见光波段拍摄的。这使得天文学家能够观测到即将进入黑洞事件视界的一些旋流。虽然黑洞本身是看不见的,但在宇宙深空的背景下,我们或许能“看”到一个黑色的轮廓。
第六号麦克斯韦望远镜位于美国夏威夷冒纳凯阿火山,天线直径15米。第七号亚毫米波望远镜也位于夏威夷冒纳凯阿火山,由八个直径6米的无线电望远镜组成。第八号则是位于西班牙南部百莱达山的30米毫米波射电望远镜,天线直径为30米。
第二号主力是南极巡天望远镜,这是我国自主研发的首台全自动无人值守望远镜,位于南极冰穹A附近,海拔4087米。它是一台大视场折反射望远镜,有效观测口径为50厘米。第三号是同样位于智利查南托高原的阿塔卡马探路者实验望远镜,距离ALMA不远,拥有一架12米口径的亚毫米波段主天线。
第四号大型毫米波望远镜位于墨西哥波伯拉州的西耶拉火山顶,海拔4500米。它的主天线口径达到50米,整体重量高达2500吨,主要任务是探测宇宙大爆炸后残存的电磁辐射。第五号是位于美国亚利桑那州的亚微米波望远镜,虽然天线直径只有10米不算特别大,但工作效率非常高。
这次要公布的首张黑洞照片之所以引起这么大轰动,是因为它背后的技术太牛了。负责拍摄的这个设备叫事件视界望远镜,简称EHT。它可不是我们平时见到的那种单一的光学望远镜,也不是像个大锅盖一样的普通射电望远镜。它其实是一个庞大的全球性协作工程,把分布在世界各地的多台射电望远镜天线连接起来,组成一个观测阵列。
通过这种全球联网的方式,EHT能够获得比单独使用任何一台望远镜都要高得多的分辨率。这就好比用无数个小镜子拼成一个巨大镜子一样,能够捕捉到更细微的细节。自从这个国际合作计划提出以来,许多国家的科研机构都参与了进来,包括我国的上海天文台也贡献了其性能名列前茅的65米射电望远镜。