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凝視神秘的黑暗,事件視界望遠鏡(EHT)公布史上首張黑洞影像

圖/unsplash

電影星際效應(Interstellar)裡曾出現過由Kip Stephen Thorne親自參與理論計算模擬出來的黑洞場景,黑洞彎曲周遭光線而造成的剪影,曾是許多天文學家的夢想。以往人類只能憑理論及想像繪製黑洞面貌,直到昨晚(4月10日),中央研究院廖俊智院長,偕同天文及天文物理研究所的科學家淺田圭一和中村雅德,與布魯塞爾、聖地牙哥、上海、東京和華盛頓特區等五地同步舉行記者會,發布令人興奮的消息:由事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)提供的黑洞觀測照片將曝光。此一照片不僅支持科學家愛因斯坦提出的廣義相對論,也象徵台灣和全世界頂尖科學家聯手,樹立人類歷史的重要里程碑。

「事件視界望遠鏡(EHT)」計畫,觀測黑洞的三大意義

在寒冷的北極格陵蘭冰原上,立著一座口徑十二公尺的望遠鏡。這座由中研院天文所主導的北極圈天文觀測站「格陵蘭望遠鏡」,在去年四月正式加入「事件視界望遠鏡(EHT)」計畫,一同探索宇宙奧秘的起點。此計畫目標是透過全球各地眾多電波望遠鏡相連,形成高影像解析度的全球陣列,觀測星系中的超大質量黑洞,並進一步驗證愛因斯坦的廣義相對論。淺田指出,此次觀測結果有三大意義,一是揭開黑洞的神祕面紗,二是探索極限條件下重力理論的新工具,三是成為研究黑洞相關天文物理的先鋒。此為史上第一張超大質量黑洞影像。全球八個參與此計畫的觀測站中,中研院天文所參與三個觀測站,並負責其中四個望遠鏡的建設與運轉。廖俊智院長希望透過此次記者會,告訴國人,台灣在世界重要的科學研究之中,占有一席之地。

8座望遠鏡合力觀測,一窺黑洞的神秘樣貌

本次公布的黑洞影像(圖/中央研究院網站)

本次公布的影像顯示了一個位於M87星系中心的黑洞 ,M87星系黑洞與地球相距5500萬光年,質量為太陽的65億倍。中研院天文所副研究員淺田圭一指出,觀測到的黑洞結構宛如新月,中央則是黑暗的。黑洞是宇宙中極度壓縮的物體,在極小區域內含有極大質量,其重力場大到連光都難以逃離,如果黑洞可以吸附一切光源,那是如何拍下黑洞的呢?

中研院表示,黑洞的本體的確看不到,但質量、重力場極大的它會對周圍產生很多的影響,因此照片並非黑洞本體,而是黑洞陰影的成像。黑洞除了彎曲黑洞周圍星體的光線,還會使時空變形並加熱周圍物質而發光。愛因斯坦提出的廣義相對論預測,這種高熱物質將「照亮」周遭時空強烈扭曲的區域─導致「暗影」出現。

此照由8座望遠鏡的特長基線干涉技術觀測,收集波長1.3毫米的電波訊號,每座望遠鏡每日產生350TB數據,再送至高度特製化超級電腦計算處理而成。黑洞的觀測,不只確立了愛因斯坦提出的廣義相對論,更開啟了黑洞物理的新方向。未來人類將運用科技,一一揭開黑洞神秘面紗。

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