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天文资讯· 黑洞观测

人类获得首张黑洞图像:M87 星系中心的阴影

事件视界望远镜合作组公布 M87 星系中心黑洞的图像,一个直径约 42 微角秒的亮环,中心暗区与广义相对论预言的阴影尺寸一致。

资料来源EHT 合作组 · 2019 年 4 月 10 日全球六地同步发布会,结果以系列论文形式发表
M87 中心超大质量黑洞:橙红色亮环环绕着一块中央暗区
人类得到的第一张黑洞图像。M87 星系中心的超大质量黑洞,2017 年 4 月由事件视界望远镜(EHT)观测,2019 年 4 月 10 日公布。中央暗区是黑洞阴影,亮环是绕行气体发出的光被强引力弯折后形成的。它由全球八台射电望远镜的数据合成重建而来,不是光学照片——形状不对称,南侧更亮,这一点与广义相对论的预言一致。图片来源:EHT Collaboration · CC BY 4.0 · 本站裁切并压缩

2019 年 4 月 10 日,事件视界望远镜合作组在布鲁塞尔、华盛顿、东京、上海、台北、圣地亚哥六地同步公布了一张图像:M87 星系中心致密天体的毫米波辐射分布。

图像呈现一个不对称的亮环,直径约 42 微角秒,环的下半部更亮。中心区域明显比环暗。

这张图是怎么来的

八台毫米波与亚毫米波望远镜分布在全球六个地点,在 2017 年 4 月的一次联合观测中同时记录 M87 的信号。数据用原子钟打时间戳,事后合并,等效口径接近地球直径——这是在 1.3 毫米波段获得 20 微角秒级分辨率的唯一手段。

原始数据量达数 PB,因为带宽远大于当时任何网络传输能力,记录数据的硬盘是用飞机运到两个独立处理中心的。

结果的解读边界

合作组的表述是:观测到的环状结构与中心暗区的尺度,与一个约 65 亿倍太阳质量黑洞的预言相符,并据此对强场区的引力行为给出约束。

需要注意措辞:这是"与预言一致",而不是"证明了广义相对论完全正确"。若干替代引力理论同样可以拟合这张图像。图像的分辨率也远不足以分辨视界附近的精细结构。

同一天公布的还有该黑洞质量、自转相关参数与喷流方向的估算,这些结果彼此自洽,构成了比单张图像更强的证据链。

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