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口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

(2019-04-13 21:49:26)
标签:

m87星系

黑洞

eht望远镜

口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

为了看清遥远的天体M87,我们需要一台与众不同的望远镜。
EHT =事件视界望远镜的英文缩写,也是一个国际性天文观测组织的名称。
2017年EHT活动的分布在六个地理位置八个站点。 [EHT Collaboration等2019]
EHT是一种的虚拟望远镜,它通过结合来自全球各地的无线电阵列和工具的同步观测而创建。对于今天发布的M87图像,观测是由亚利桑那州,夏威夷,墨西哥,智利,西班牙和南极的六个地点,八台望远镜拍摄的。

EHT通过执行非常长的基线干涉测量来工作;通过在世界各地组合不同的望远镜,EHT可以像望远镜一样工作,其有效尺寸与其最长基线 - 组件望远镜之间的距离相同。通过这种方式,EHT能够实现前所未有的分辨率:理论上它可以在1.3 mm的观察波长下分辨到低于百万分之二十五分之一秒

自EHT大胆的成像计划首次启动以来,已有十多年了。随着现有设施的升级和新设施的建成,科学家们耐心地等待着 - 在2017年4月,最终有条件获得M87事件视界的首次美色。

2017年4月四天观察到M87的黑洞。天气一直很好 - 全行星! - 在这些观测期间,允许EHT科学家结合八个望远镜的数据并重建黑洞的图像。

他们所看到的是预测的闪亮:一圈光线跨越约38-44微米,环的南部看起来比其他部分更亮。
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一支由200多名天文学家组成的国际团队,包括来自麻省理工学院海斯塔克天文台的科学家,已经捕获了第一个黑洞直接图像。他们通过协调四大洲八个主要无线电观测台的力量,完成了这项非凡的壮举,作为一个虚拟的地球大小的望远镜一起工作。

在今天发表的特刊“天体物理学杂志快报”上发表的一系列论文中,该团队揭示了Messier 87中心的超大质量黑洞的四幅图像,或者是处女座星系团中的一个星系M87,距今5500万光年。地球。
所有四幅图像都显示出一个中心暗区,周围环绕着一个看起来不平衡的光环 - 一侧比另一侧亮得多。

阿尔伯特·爱因斯坦在他的广义相对论中,预测了黑洞的存在,这种黑洞是在空间中无限密集的紧凑区域的形式,在这里,重力是如此极端,以至于没有任何东西,甚至光线都不能从内部逃逸。根据定义,黑洞是不可见的。但是,如果黑洞被等离子等发光材料所包围,爱因斯坦的方程式预测这些材料中的一些应该产生“阴影”或黑洞及其边界的轮廓,也称为事件视界。
基于M87的新图像,科学家们相信他们第一次看到了黑洞的阴影,每个图像中心都是黑暗区域。

相对论预测,巨大的引力场将导致光在黑洞周围弯曲,在其轮廓周围形成一个明亮的环,并且还将使周围的物质以接近光速的速度绕物体运行。新图像中明亮的不对称环提供了这些效果的视觉确认:当它旋转时朝向我们的有利位置的材料看起来比另一侧更亮。
从这些图像中,团队中的理论家和建模者已经确定黑洞的质量大约是太阳的65亿倍。四幅图像中每一幅图像之间的微小差异表明材料以闪电般的速度在黑洞周围拉扯
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事件视界望远镜(EHT) - 通过国际合作锻造的八个地面射电望远镜的行星规模阵列 - 旨在捕捉黑洞的图像。今天,在全球协调的新闻发布会上,EHT研究人员揭示他们已经取得了成功,揭开了超大质量黑洞及其阴影的第一个直接视觉证据。
今天在“天体物理学期刊快报”特刊上发表的一系列六篇论文中宣布了这一突破。图像揭示了梅西耶87 [1]中心的黑洞,这是附近的处女座星系团中的一个巨大的星系。这个黑洞距离地球有5500万光年,质量是太阳的65亿倍[2]。
EHT连接全球各地的望远镜,形成具有前所未有的灵敏度和分辨率的地球大小的虚拟望远镜[3]。 EHT是多年国际合作的结果,并为科学家们提供了一种研究宇宙中最极端物体的新方法,这种物体在爱因斯坦的广义相对论预测中,在历史实验的百年年代首次证实了这一理论[4]。
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Sheperd S. Doeleman
EHT协作总监
天体物理中心|哈佛与史密森尼
60 Garden Street,Cambridge,MA 02138
电子邮件:sdoeleman@cfa.harvard.edu
电话:+ 1-617-496-7762
彼得D.埃德蒙兹
新闻干事
天体物理中心|哈佛与史密森尼
60 Garden Street,Cambridge,MA 02138
电子邮件:pedmonds@cfa.harvard.edu
电话:+ 1-617-571-7279
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虽然望远镜没有物理连接,但它们能够将他们记录的数据与原子钟 - 氢脉泽 - 同步,精确计时。这些观察结果是在2017年全球运动期间以1.3毫米的波长收集的。 EHT的每台望远镜都产生了大量的数据 - 大约每天350太字节 - 存储在高性能的充氦硬盘上。这些数据被飞往高度专业化的超级计算机 - 称为相关器 - 在马克斯普朗克射电天文学研究所和麻省理工学院海斯塔克天文台合并。然后,他们使用合作开发的新型计算工具精心转换为图像。
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ALMA是欧洲南方天文台(ESO;欧洲,代表其成员国),美国国家科学基金会(NSF)和日本国立自然科学研究院(NINS)以及国家研究委员会(加拿大)的合作伙伴。 ),科学技术部(MOST;台湾),中央研究院天文学和天体物理学研究所(ASIAA;台湾),韩国天文学和空间科学研究所(KASI;大韩民国),与智利共和国合作。 APEX由ESO运营,30米望远镜由IRAM(IRAM合作伙伴组织为MPG(德国),CNRS(法国)和IGN(西班牙))运营,James Clerk Maxwell望远镜由EAO运营,大型毫米望远镜Alfonso Serrano由INAOE和UMass运营,亚毫米阵列由SAO和ASIAA运营,亚毫米望远镜由亚利桑那州无线电观测站(ARO)运营。南极望远镜由芝加哥大学运营,由亚利桑那大学提供专门的EHT仪器。

ARO   亚利桑那
口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

APEX   智利 
口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

IRAM   西班牙
口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

JCMT  夏威夷 
口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

LMT  墨西哥  
口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT
夏威夷

SPT   南极  
口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

格林兰
口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

亚利桑那的基特峰天文台
口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

计算地点之一    麻省理工
口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

计算地点之二  德国普朗克研究所
口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

参加成员:
阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列
阿塔卡马探路者实验
中央研究院天文及天文物理研究所
亚利桑那电波天文台(亚利桑那大学)
加州理工学院次毫米天文台
毫米波干涉阵列
欧洲南天天文台
佐治亚州立大学
弗兰克福大学
格陵兰望远镜
哈佛-史密松天体物理中心
次毫米波阵列望远镜
马萨诸塞大学阿默斯特分校
国家天文物理、光学与电子学研究所
IRAM 30米望远镜 - 毫米波电波天文研究所
麦克斯威尔望远镜
大型毫米波望远镜
MIT计算机科学与人工智能实验室
MIT海斯塔克天文台
马克斯·普朗克外空物理学研究所
马克斯普朗克电波天文研究所
日本国立天文台
美国国家电波天文台
国家科学基金会
昂萨拉太空天文台
圆周理论物理研究所
奈梅亨拉德伯德大学
中国科学院上海天文台
康塞普西翁大学
墨西哥国立自治大学
加州大学柏克莱分校 - 电波天文学实验室
芝加哥大学(南极望远镜)
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校
密歇根大学

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5] EHT项目的东亚天文台(EAO)合作伙伴代表了亚洲许多地区的参与,包括中国,日本,韩国,台湾,越南,泰国,马来西亚,印度和印度尼西亚。
[6]未来的EHT观测将在I??RAM NOEMA天文台,格陵兰望远镜和基特峰望远镜的参与下将显著提高灵敏度。
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口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT

口径为地球大小的虚拟天文望远镜EHT



虽然裸露的黑洞在图像中看起来很暗,但是像M87这样的活动黑洞周围是灰尘和气体,形成了一个吸积盘,以及它强大的喷气机底部的漏斗。预计这样一个被封闭的黑洞的图像会显示一个黑暗的区域 - 黑洞的“阴影” - 被周围物质的扭曲路径产生的一束发射环绕。 M87的EHT观测结果很好地证实了这张照片!
为什么环形的南部更亮?当快速移动的材料围绕黑洞旋转时,它在一侧向我们移动,而在另一侧离开我们移动。在物质向我们移动的环的一侧,相对论效应在我们的方向上发光,导致该区域看起来更亮。

从环的不对称性来看,EHT科学家确定M87黑洞南侧的物质正在向我们移动。结合先前对M87射流的观察,它显示它相对于我们的视线倾斜17°,这告诉我们M87的黑洞可能从我们的角度顺时针旋转,其旋转轴指向远离我们的位置一个角度。

模型和测量
将EHT的M87黑洞图像与在不同模型和条件下从该源模拟得到的大量综合观测资料进行比较。模拟观测显示与实际观测结果非常一致,证实了旋转超大质量黑洞作为发射源的图像。这些模型还提出了最有可能推出M87喷气流的方式:直接从黑洞的旋转中提取能量。

先前对M87黑洞质量的估计范围为约3-7亿太阳质量,具体取决于测量它的方法。根据EHT的M87图像,作者能够估算出6.5±7亿太阳质量的黑洞质量,对过去的测量结果进行独立检查。
未来的计划
EHT的下一步是什么?这些M87的图像才刚刚开始!该团队仍计划对其图像进行极化分析,探测磁场并帮助确定M87黑洞的吸积率。未来的观测将更准确地测试其阴影的稳定性,形状和深度。通过在EHT中添加新的望远镜,可以实现更高分辨率的图像,并可能推动更短波长的观测。
对EHT的观测技术和分析技术的持续改进也应该将我们自己银河系的超大质量黑洞Sgr A *(人马座A)带入触手可及范围。欢迎来到黑洞探索的新世界!


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