如何进一步提升事件视界望远镜——一项新测试的发现

一项新的测试证明了如何让事件视界望远镜变得更加优秀

超大质量黑洞周围的环境有着清晰的视野吗？这是一个令人难以置信的观测挑战。极端的引力扭曲了光线，使其通过时模糊了事件视界的细节，即距离黑洞最近的区域。使用事件视界望远镜（EHT）的天文学家刚刚进行了旨在“去模糊化”这一视野的试验观测。

EHT团队与阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）和其他设施的科学家合作进行了这些测试。天线探测到了来自遥远星系中心的射电信号，频率为354 GHz，相当于波长为0.87毫米。

这项试验取得了精度达到19微角秒的观测。这是地球表面上实现的迄今为止最高分辨率。尽管没有从测试中获得图像，但观测结果显示，“看到了”来自几个遥远星系的强光信号，而且这还只使用了少数天线。

一旦团队将全球范围内的EHT阵列对准目标物体，他们就可以以13微角秒的分辨率看到物体。这相当于从地球表面上看月球表面上的瓶盖！

锐化事件视界望远镜

这些观测测试是一项重大突破，因为科学家们可以制作比先前观测的黑洞图像更加清晰的图像。EHT在几年前首次观测到M87星系的黑洞和我们银河系中的Sagittarius A*，当时波长为1.33毫米。那些图像虽然令人惊叹，但科学团队希望能做得更好。

喷气推进实验室的观测共同负责人Alexander Raymond表示：“利用事件视界望远镜，我们使用1.3毫米波段观测到了黑洞的第一张图像，但我们看到的由光线在黑洞引力中弯曲形成的明亮环依然模糊，因为我们已经达到了图像的最高清晰度极限。”

根据最近一篇关于观测的文章的联合作者、天文物理学家Sheperd "Shep" Doeleman表示，最近的测试将改善我们银河系中心的超大质量黑洞以及其他黑洞的观测。

将黑洞研究成一个巨大的射电眼

把事件视界望远镜想象成一个巨大的、地球大小的虚拟射电望远镜。它不是一个与我们这颗行星大小相当的巨大射电望远镜，而是将全球多个射电望远镜联接在一起。这种技术被称为“极长基线干涉测量”，每个天文台都会将数据发送到一个中央处理中心。

对于这次测试，阵列由包括阿塔卡马阵列在内的六个设施组成。这次实验成功地扩展了EHT的波长范围。通常情况下，要获得更好的分辨率，天文学家必须建造更大的望远镜，但EHT已经具备地球大小。所以，增加波长是唯一的选择。

在更高分辨率的测试观测中，VLBI技术首次成功使用了0.87毫米波段。这是一个具有挑战性的测量，因为大气中的水汽在0.87毫米的波长吸收的波更多。因此，天文学家致力于通过增加仪器的带宽来提高EHT的分辨率。然后，他们不得不等待所有测试点的良好观测条件。

未来的观测将包括再次观测M87和银河系中心超大质量黑洞。两者都被环绕着充满物质的吸积盘所包围。一旦物质穿过事件视界（引力无法逃逸的点），它就永远消失了。因此，跟踪黑洞周围的这种活动非常重要。这正是事件视界望远镜派上用场之处。

根据Shep Doeleman的说法，这些细节应该是令人惊叹的。“想象一下从黑白照片到彩色照片所带来的额外细节。”他说道。“这种新的‘彩色视觉’使我们能够分辨出爱因斯坦引力效应与喂养黑洞并发射穿越整个星系的强劲射流的热气体和磁场之间的影响。”

考虑到这一点，他补充说，合作团队对重新拍摄M87*和Sgr A*的1.3毫米和0.87毫米图像感到兴奋，并且从检测黑洞的“影子”转向更精确地测量它们的大小和形状，这可以帮助估计黑洞的自转和在天空中的定位。

如果一切按照他们的希望进行，EHT联合会的400名成员肯定能够实现其创建目标。那就是提供潜藏在大多数星系核心的神秘生物最详细的射电图像。