科學家即將啟動可以拍攝黑洞事件視界的望遠鏡!

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我們正要來凝視這個深淵。

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黑洞是已知宇宙中最迷人的天體之一。但儘管被懷疑潛伏在大多數星系的中心,實際上沒有人能夠真的拍攝到黑洞。

這是因為黑洞,正如名字所暗示,是非常非常的暗。它們是非常的大,不可逆地吞噬一切穿越事件視界(event horizon)的事物,包括光,使得它們不可能被拍攝到。但是,當新的望遠鏡網路在今年4月啟用時,這可能即將要改變。

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被稱為事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope),這套新設備是由一個無線電接收器遍及地球各地的網路所組成,包括南極、美國、智利和法國阿爾卑斯山。

這套網路將在4月5日到14日之間啟用,結果將使愛因斯坦的廣義相對論受到前所未有的考驗。

事件視界望遠鏡使用名為超長基線干涉測量(very-long-baseline interferometry,VLBI)的技術來運作,意味著這個接收器網路每一次將聚焦在太空中的一個特定天體所放射出的無線電波。

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對於黑洞,他們將集中在波長為1.3毫米(230 GHz)的無線電波,使得他們有最好的機會穿透任何阻擋黑洞的氣體雲和灰塵。

而且因為有這麼多的天線都調整到單獨一個地點,這個望遠鏡的解析度應該是50微弧秒。說清楚一點,相當於能夠看到在月球表面上的葡萄柚。

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這是很重要的,因為第一個目標將是我們星系中心的巨大黑洞,稱為射手座A *( Sagittarius A*),這實際上只是在夜空中一個針孔的大小。

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我們從來沒有直接觀察到射手座A *,但研究人員知道它存在,因為它影響附近恆星的軌道。

基於這些恆星的行為,研究人員預測,這個黑洞可能比太陽大約4百萬倍,但事件視界直徑只有20萬公里(1,240萬英哩)左右。

距離地球約26,000光年,使得它成為一個相當小的目標。

但事件視界望遠鏡的目的在於觀察緊鄰黑洞周圍的環境,因此,它應該能有足夠的解析度,來看黑洞本身。

來自哈佛-史密松天文物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的計畫負責人Sheperd Doeleman在本週告訴英國廣播公司(BBC)的Jonathan Amos:「實在很令人興奮。」

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「我們將在4月做出我們認為是第一次真正的機會把黑洞的事件視界看清楚。」

那麼,如果這項計畫成功的話 我們會看到什麼呢?

這些研究人員預測,黑洞將會看起來像是一個圍繞在黑暗斑點的明亮光環。

光是由被加速到高速的氣體和灰塵粒子所散發出來的,就在它們被黑洞撕裂和吞噬之前。黑暗的斑點會是籠罩混亂的陰影。

但如果愛因斯坦是對的,我們應該看到的是新月形的光而不是光環,因為戲劇性的都卜勒效應(Doppler effect)應該使得朝向地球而來的物質看起來更明亮。

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團隊成員Feryal Özel在去年的新聞發表會上說:「希望它會看起來像是新月形,而不是光環。光環的其餘部分也會散發,但你看見的是一個明亮的新月。」

如果這個團隊能夠測量被黑洞籠罩的黑暗陰影,那將會是巨大的陰影,因為關於它的大小,廣義相對論根據黑洞應該彎曲多少時空,做出一些相當具體的預測。

Özel說:「我們的確知道廣義相對論所預測的陰影大小。走到黑洞邊緣,你可以執行的廣義相對測試,在質和量上是不同的。」

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如果看到別的會怎樣呢?Doeleman告訴Amos,這絕對有可能,而且它會晃動我們所知道的物理世界。

他說:「正如我之前所說的,跟愛因斯坦打賭,絕對不是一個好主意。但如果我們看到的與預期有很大的不同,我們就必須重新評估重力論。」

「我不希望會發生,但任何事情都有可能發生,這就是它的美麗。」

考慮到研究人員需要處理所有的數據,我們不應該期待在年底、或者甚至2018年一開始,會有黑洞的第一張圖片。而且這是假設在4月觀看時,有夠好的天氣來獲得清晰的圖片。

但是,當第一批圖片出現時,對人類來說,將會是一個令人興奮的時刻。

在去年的美國天文學會(American Astronomical Society)第227屆會議上,Özel說:「能夠激起大眾像是對飛越冥王星一樣興奮的事情,就是一張黑洞的圖片。」

來源:ScienceAlert