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黑洞照片的科研团队里,有两位“南大身影”

  “靠紧点,每位都入框,让我们拍一张大合影。”4月10日21时,在中科院上海天文台新闻发布会现场,史上首张黑洞照片亮相。现场,掌声、快门声交织在一起,这一刻,属于整个人类天文界,也属于现场的每一位中国科学家。

  这一全球合作、长达10年准备的事件视界望远镜(EHT)项目中,共有16位中国科学家参与。当天,10位来到了发布会现场,其中就有“南大身影”——南京大学天文与空间科学学院教授李志远。此外,南大天文与空间科学学院博士研究生赵杉杉,受国家留学基金委资助,以联合培养博士生身份在荷兰参与了该项目。

  IRAM望远镜与南京大学“结缘”

  参与此次事件视界望远镜大型的国际合作项目的科研人员达200名之多,其中,来自中国大陆的学者有16人。另外,还有部分来自中国台湾地区的学者。

  李志远是此次论文署名的16位中国科学家之一,也是江苏的唯一一位。

  “我是在2016年底受邀正式参与合作。合作的基础主要是基于个人的研究兴趣与经验。我个人长期研究EHT的主要观测目标之一——银河系中心黑洞,以及与之类似的近邻星系中心黑洞。”

  本次观测中,李志远参加了EHT项目中的多波段科学工作组以及活动星系核工作组,“准确的说,我没有直接参与此次毫米波观测的数据分析,在EHT合作中,我主要从多波段观测角度开展辅助研究。”李志远举例,“比如最近,我与我的研究生朱浈琳,利用X射线数据分析了银心黑洞可能存在的喷流。”

  据李志远介绍,其中位于夏威夷的毫米波望远镜(JamesClarkMaxwell)由亚洲天文台负责运行,而中国是亚洲天文台联盟的成员之一,南京大学则是位于西班牙贝莱塔峰的30米望远镜(IRAM30m)的成员伙伴。

  “此次中国科学家的参与,代表着国际对于中国天文研究的认可。”李志远说,此次项目无论是在观测还是理论研究方面,都有中国天文的贡献。

  事实上,这样的国际间合作在天文观测领域已经常态化,比如此前的引力波探测。项目成员间通常会使用邮件进行交流,不定期召开视频会议讨论,一年至少一次的面对面交流。“随着中国在天文领域的参与度越来越高,不久这样的线下研讨会在中国召开也是可能的”李志远表示。

  首张黑洞照片缘何选了它

  太空中的黑洞远不止一个,这次亮相的主角M87*远在5000多万光年之外,位于遥远的M87星系的中央,质量约为太阳的65亿倍。科学家们为何偏偏选了它当拍摄“模特”?是“颜值”高够“亮眼”还是“大块头”有“吸引力”?

  事实上,要被拍到首先要能看到。黑洞并不是孤立存在的,黑洞的中心是一个奇点,它的周围存在大量气体,由于黑洞的强大引力,气体会朝黑洞下落。而当这些气体被加热到数十亿度高温时,便会发出强烈的辐射。同时,黑洞也会以喷流和风的形式向外喷射物质和能量。这样,黑洞的阴影能才被看到,这也是入选“模特”的首要条件。

  不过,即便被看到,也不是所有黑洞都符合拍摄条件。李志远说,由于黑洞事件视界的大小与其质量成正比,意味着黑洞的质量越大,事件视界就越大,也越适合成像。而从距离上看,‌‌如果物体的尺寸是一定的,它距离越远,看上去的大小‌‌就会越小。简单地说,也就是距离我们近的超大质量黑洞才是完美的“模特候选人”。

  “如果说,M87*成像是看摆在月球的上苹果,那其他同距离小质量的黑洞成像可能就是看摆在月球上的葡萄,要把它观测出来、拍下来,就更难了。”李志远说。这次拍摄的M87*和银河系中心的SgrA*这两个黑洞,它们的质量以及距离组合起来刚刚拥有“最佳角度”。

  稍许遗憾的是,距离我们更近的SgrA*,即大家口中的“银心黑洞”本次发布会并未亮相。李志远透露,“‘银心黑洞’显然是下一阶段非常重要的目标。”也许在不久的将来,我们便可一睹它的“芳容”。

  不断的“假设与求证”贯穿黑洞研究

  “大胆的假设,小心的求证”可以说是贯穿了整个黑洞的研究,这其中包含理论和观测的结合。几乎每个物理、天文学者,都将爱因斯坦的广义相对论当作一个“很可能”抵达的“远方”,李志远也不例外。

  “此次拍到黑洞的正面照,是对爱因斯坦广义相对论的再一次有力证实。”李志远说,科学界对于黑洞物理模型的建设,一直是“大胆的假设”,而观测、分析、验证黑洞的存在,天文界始终是“小心的求证”。

  首次拍到黑洞照片,只是人类认知黑洞的第一步。“接下来我们将进一步增加观测望远镜的数量、分辨率。”李志远表示,未来,甚至不排除在外太空‘组建’更高清晰度望远镜的可能性。

  4月10日,在中国科学院上海天文台举行的新闻发布会上,中方团队部分成员合影。(新华社记者 金立旺 摄)

  “我们希望用更短的时间拍出细节更丰富、角度更多样的黑洞照片。”李志远说,这将有助于进一步验证爱因斯坦广义相对论等人类基础科学理论,也有助于揭开更多谜团,包括星系中心壮观的喷流是如何产生的,宇宙究竟有多大、如何形成又如何演化等等。

  探索未知,是人类拓展自身疆界的重要过程。这次的重大发现,不仅让我们能接触到黑洞的真实面貌,更重要的是,再一次证明“爱因斯坦总是对的”。也为未来开启了更多的可能性,“比如星际航行,如果一个飞船跑出去,它会越跑越远越来越小,我们至少具备了监测它跑到很远的能力。”李志远说。

  李志远介绍,黑洞的第一张照片已经面世,但专家组们并没有停歇,已经投入到新的观测计划中。黑洞的第二张甚至更多张照片,已经“在路上”。

  (来源:荔枝新闻新华日报扬子晚报)


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编辑:安然

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