為了增加空間分辨率,以看清更為細(xì)小的區(qū)域,科學(xué)家們在此次進(jìn)行觀測的望遠(yuǎn)鏡陣列里增加了位于智利和南極的望遠(yuǎn)鏡。
沈志強說:“這樣設(shè)置是為了要保證所有8個望遠(yuǎn)鏡都能看到這兩個黑洞,從而達(dá)到最高的靈敏度和最大的空間分辨率。”
正式拍攝
8個望遠(yuǎn)鏡北至西班牙,南至南極,它們將向選定的目標(biāo)撒出一條大網(wǎng),撈回海量數(shù)據(jù),為我們勾勒出黑洞的模樣。
留給科學(xué)家們的觀測窗口期非常短暫,每年只有大約10天時間。對于2017年來說,是在4月5日到4月14日之間。
除了觀測時間上的限制,拍攝對天氣條件要求也極為苛刻。
“因為大氣中的水對這一觀測波段的影響極大,水會影響射電波的強度,這意味著降水會干擾觀測?!?沈臺說,“要想視界面望遠(yuǎn)鏡順利觀測,需要所有望遠(yuǎn)鏡所在地的天氣情況都非常好。”
按照要求,計劃選擇的8個望遠(yuǎn)鏡所在之處均是位于海拔較高,降雨量極少,全部晴天的概率非常高。
此外,要成像成功還必須要求所有望遠(yuǎn)鏡在時間上完全同步。
北京時間2017年4月4日,事件視界望遠(yuǎn)鏡啟動拍攝,將視線投向了宇宙。最后的觀測結(jié)束于美國東部時間4月11日。
觀測期間,每一個射電望遠(yuǎn)鏡都收集并記錄來自于目標(biāo)黑洞附近的射電波信號,這些數(shù)據(jù)然后被集成用于獲得事件視界的圖像。
沈志強說:“為了確保信號的穩(wěn)定性,事件視面望遠(yuǎn)鏡利用原子鐘來確保望遠(yuǎn)鏡收集并記錄信號在時間上同步?!?/p>
沖洗照片
給黑洞拍張照片不容易,“洗照片”更是耗時漫長。
射電望遠(yuǎn)鏡不能直接“看到”黑洞,但它們將收集大量關(guān)于黑洞的數(shù)據(jù)信息,用數(shù)據(jù)向科學(xué)家們描述出黑洞的樣子。
在觀測結(jié)束之后,各個站點收集的數(shù)據(jù)將被匯集到兩個數(shù)據(jù)中心(分別位于美國麻省Haystack天文臺和德國波恩的馬普射電所)。在那里,超級計算機通過回放硬盤記錄的數(shù)據(jù),在補償無線電波抵達(dá)不同望遠(yuǎn)鏡的時間差后將所有數(shù)據(jù)集成并進(jìn)行校準(zhǔn)分析,從而產(chǎn)生一個關(guān)于黑洞高分辨率影像。
此后,經(jīng)過長達(dá)兩年的“沖洗”,2019年4月10日,人類歷史上首張黑洞照片終于問世。
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