(原标题:哈佛团队调高黑洞照片分辨率:其实不像甜甜圈,是“千层饼”)
澎湃新闻记者 虞涵棋
去年4月,一张“高糊”的黑洞照片横空出世,给大家留下了一个红色甜甜圈的印象。
将近一年之后,3月18日,哈佛-史密森天体物理学中心在《科学-进展》期刊上发表了关于这张历史性照片的最新细节模拟。照片上看似只有一个光环,其实是由无数子光环嵌套而成的,这也符合广义相对论的预言。
领导该项研究的迈克尔·约翰逊(Michael Johnson)也是首张黑洞照片摄影师事件视界望远镜(EHT)的成员。他解释道,这是因为,光在到达望远镜之前,已经绕着黑洞转了很多圈,形成难以计数的光子轨道。随着轨道数增加,越来越靠近黑洞阴影的边缘,光环的宽度就呈指数级地变窄,最终微弱得可忽略不计。
黑洞照片由一系列越来越窄的子光环嵌套而成
根据爱因斯坦引力场方程的计算,如果大量物质集中于空间一点,奇点周围会形成时空扭曲的“视界”,一旦进入这个界面,连光子也无法逃逸。
因此,黑洞的本体是无法看见的,隐藏在照片中间的黑暗中。不过,我们能追溯到光子消失的“视界”外围,那里有被吸积成一圈的炽热气体,因湍急流动而摩擦发光。
在这些复杂嵌套的光环中,我们得以一窥光被极端引力弯曲后形成的复杂亚结构。它们也是黑洞的特征“指纹”。
通过计算机软件模拟出高精度的黑洞图像,分解为一层层的子图像,哈佛-史密森天体物理学中心的研究人员发现了理论与现实照片的吻合性。他们认为,根据黑洞层层光环的大小和形状,科学家们有望计算出黑洞的质量和自旋性质。
然而,这些子光环在照片上根本无法肉眼分辨出来,到底要如何掌握它们的细节信息?
EHT是由分布在世界各地的8台望远镜组成阵列,联合观测,形成一个有效口径等于地球直径的大望远镜。约翰逊表示,要想“拍”清楚子光圈,却不需要这么多望远镜,只需两台望远镜距离隔得足够远,形成干涉就行。
他判断,让一台太空望远镜与地上的EHT打配合,就能得到清晰的子光环信号。
研究人员认为,EHT增加一台地球轨道望远镜能得到n=1的效果,而月球望远镜能得到n=2的效果。
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