国际

全球7城市同步直播
首窥黑洞真面目

全球首张黑洞照片,呈现外围橙色火焰环状。(美联社)

(华盛顿11日综合电)由全球200名科学家组成的研究团队,过去逾两年透过由各地天文望远镜组成的望远镜网络,记录制作黑洞图像的数据,让人类第一次窥探到黑洞的庐山真面目。

该团队于大马时间星期三晚上9时,在美国华盛顿、中国上海、台湾、日本东京、比利时布鲁塞尔、丹麦灵比及智利圣地亚哥等7个地点同步直播全球新闻发布会,公开人类天文史上首张黑洞图片。



“事件视界望远镜”(EHT)的“8只眼睛”位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极。EHT观测使用了甚长基线干涉测量(VLBI)技术,观测波段是1.3毫米,是由全球200多位科研人员共同达成的重大国际合作计划。

本次公布的影像显示了一个位于处女座一个巨椭圆星系M87中心的黑洞 ,M87星系黑洞与地球相距5500万光年,质量为太阳的65亿倍。

黑洞吞噬恒星、行星、气体、尘埃和所有形式的电磁辐射。理论上,人们只能看到对黑洞做出反应的物体,而不是黑洞本身。

伦敦科学博物馆对外事务主管罗杰·海菲尔德简要阐释了黑洞形成的理论。

他说:“黑洞是在一颗恒星的生命周期结束时进化而来的,你可以想像一颗恒星坍缩成一个超高密度的物体。



“以我们的星系为例,我们知道在它的中心潜伏着一个超大黑洞。它和水星的运行轨道差不多大,是太阳质量的几百万倍,我们现在认为这些超大黑洞潜伏在每个星系的中心。”

美国国家科学基金会在华盛顿举行的记者会,由基金会主席弗朗斯·科尔多瓦(左)主持。(欧新社)

佐证爱因斯坦相对论

此次观测到的影像黑洞暗影是中央暗部,外层围绕着光环。图片有助证明爱因斯坦百多年前提出的相对论,也支持M87星系中心有旋转的超大质量黑洞存在。

科学家表示,超大质量“黑洞”集中在非常小范围,引力非常强,光线也会被吸入,因此,过往难以发现。但由于本次捕捉“黑洞”周边气体摩擦产生的光亮幅射,所以呈现外围橙色火焰环状,推断出“黑洞”所在位置。

爱因斯坦1915年提出的广义相对论预测,这种高热物质将“照亮”遭时空强烈扭曲的区域,导致“暗影”出现。

EHT科学委员会主席福尔克指出,此次观测结果支持爱因斯坦理论,“但过去从没有人见过”。

“事件视界望远镜”如千里眼

黑洞非常遥远,要有极高分辨率的设备,始能直接观测。

为了提高望远镜空间分辨率,全球30多个研究所联手展开“事件视界望远镜”(EHT)观测计划,运用电波天文学的天文干涉测量方法“甚长基线干涉测量法”(VLBI),将分布全球的多座电波接收器/射电望远镜,组成阵列联合观测,所得的效果就有如用一座口径相当于地球直径的巨型望远镜,进行观测一样。

这次发布的黑洞照片,在前年4月拍摄,结合了分布在南极与欧美等地的8组强力射电望远镜,得到“千里眼”效果。

据项目负责人多尔曼形容,EHT的解象能力之强,“有如站在美国东岸去看放在美国西岸的一枚硬币上的字,又或是人在东岸纽约,能够看见西岸洛杉矶一个高尔夫球上的凹洞一般”。

“事件视界望远镜”组成部分、位于美国夏威夷的“亚毫米波阵列”。(美联社)

跨国合作探黑洞 两岸专家皆有份

“事件视界望远镜”(EHT)研究项目集合世界各地多所学府和天文机构参与,海峡两岸的科学家也功不可没。

其中中国多所高等院校作为计划附属机构参与制作史上首张黑洞照片,包括中国科学院辖下的上海天文台、云南天文台,以及南京大学、北京大学和中山大学等。

台湾中央研究院则与美国哈佛大学合作,两年前将一座12米口径的电波望远镜改造成能适应摄氏零下30度的酷寒环境,并设置于格陵兰,成为北极唯一的亚毫米电波望远镜。

格陵兰望远镜对未来观测仍十分重要,因它有较大的镜面和更短的波长观测力,预计可让EHT计划的解析能力最多提高10倍,有助取得清晰的黑洞图像。

中研院院长廖俊智指出,参与EHT的8座望远镜中,其中3座由中研院支援运转,中研院也是首次观测成像的参与团队之一。

格陵兰望远镜过去2年完成建置,去年4月正式加入EHT观测。

中国“观天”有喜有忧

广角评论

多国科学家携手合作,公开历来首张黑洞照片,标志天文学观测一次重要突破。这次研究揭开黑洞神秘面纱,两岸科研人员均有出力,全球7个城市同步发布观察成果,上海和台北榜上有名。

天文学是典型的基础科学,对经济生产建设贡献并不明显,然而却反映了一个地方的科研水平以至软实力。

过去10多年,中国在天文、物理等基础科学领域急起直追,至今渐见成绩,然而要与欧美顶尖科研机构并驾齐驱,仍需投入更多人力物力、积极推动跨国科研项目合作。

从揭开宇宙之谜到促进国际天文学界合作,这次研究都具有划时代意义。本世纪初,天文学提出,黑洞本体虽然看不到,然而如果有一个“口径如同一个地球般大的望远镜”,便有方法拍到黑洞外围的“事件视界”。

日本东京记者会上,媒体争相拍摄黑洞照片。(欧新社)

科研难再靠一国之力

现今的顶尖基础科学研究,实际已很难单靠一国之力完成,由本世纪初的人类基因图谱研究,到大型强子对撞机寻找“上帝粒子”,以至“事件视界望远镜”计划,全是国际合作成果。

这次EHT计划,海峡两岸科学家都有参与其中。由台湾中研院天文所与美国天文科研机构负责的格陵兰望远镜,去年参与了EHT计划,台北亦因此成为全球七大直播城市之一。

中国方面,多间著名学府与机构也有参与这次研究,上海天马望远镜与日韩射电望远镜合组的东亚望远镜观察网络,亦有从旁配合。

两岸科研人员得以为这次黑洞观察计划出力,当然是对两地科学水平的重要肯定,然而无可否认的是,美国在研究中扮演了领衔牵头角色。某程度上,这亦侧写了中美两国基础科学实力仍然存在一定差距。

以天文学发展为例,上世纪中国虽然偶有出色人才和研究,然而整体水平仍然相当落后。过去20多年来,中国开始急起直追,一边加紧培育人才,一边兴建大型科研设备。

天文研究耗巨资作用少

不少人眼中,天文学是相当“离地”的科学研究,投资耗费巨大,实用价值不高,然而天文科学水平对于提升一国的软实力,作用不容忽视。

美国太空总署的国际太空合作计划,本身就是很重要的外交政策工具,有利向全球投射美国软实力和正面形象。两年前太空总署便警告,数年后美国主导的国际太空站退役,中国有可能乘势而起,动摇美国在天文和太空领域的软实力优势。

近年中国天文学家不时在《自然》等权威杂志发表重要科学成果,反映中国天文学整体水平逐步提升,可是国际天文学发展同样一日千里,很多国际大型天文观测项目,诸如目下的黑洞研究,实际仍由欧美主导。

过去10年,中国基础科研发展一直致力走国际化道路,争取多与其他国家合作,中日韩“东亚望远镜观察网络”即属一例,然而当年中国天文学家陈建生所提的国际合作格局问题,至今并未有根本改变。

近年中国提出耗费千亿元,兴建自家的大型强子对撞机,盼与欧美分庭抗礼,引发成本代价争议,折射的正是这一问题。发展基础科研,不能好大喜功,惟亦必须增加人力物力投入,中国要争取成为先进科技强国,需要好好拿捏分寸。

(摘录自香港《明报》社评)

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国际

质量达太阳33倍 天文学家发现银河系最大黑洞

(巴黎17日讯)欧洲太空总署16日表示,距离地球2000光年处发现银河系迄今最大的恒星黑洞(stellar black hole),质量高达太阳的33倍。因为这项发现太过重大,研究团队甚至还提前公布细节,方便学界进行进一步观测。

新发现的恒星黑洞命名为BH3,研究团队在欧洲太空总署的望远镜“盖亚任务”蒐集的数据中意外发现BH3的存在。在检查观测数据时,研究人员注意到天鹰座其中一颗恒星有明显摆动现象,而根据光谱变化观测摆动是目前寻找星体的手段之一,研究人员便借此发现了BH3的存在。

欧洲南方天文台设于智利的甚大望远镜(Very Large Telescope)的观测也进一步证实BH3的质量和上述天鹰座恒星的公转轨迹,恒星以11.6年为周期绕黑洞一周。

欧洲太空总署成员之一的巴黎天文台(Observatoire de Paris)天文学家帕努佐(Pasquale Panuzzo)表示:“这项发现是一项惊喜,BH3不仅是银河系中质量最大的恒星黑洞,也是距离地球第二近的黑洞”。

恒星黑洞形成于大质量恒星在生命末期崩溃时,银河系中已发现数十个,其中大多数质量约为太阳质量的10倍。银河系中最巨大的黑洞是位于银河系中心的人马座A,其质量总和相当于数百万个太阳。然而它并非来自爆炸的恒星,而是由巨大的尘埃和气体塌陷所形成。

盖亚任务的下一批数据预定于2025年末发布,但这一发现的重要性促使团队提前对外公布BH3的详细资讯,方便天文学家可以立即展开研究。

帕努佐表示,一旦发布消息,人们就会争先恐后地观察,这也方便学界厘清黑洞的其他基本性质。

新闻来源:中时新闻网
 

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