全球首張黑洞照片今晚曝光。中央研究院今晚間9時和美國華盛頓、智利聖地牙哥、比利時布魯塞爾、日本東京、中國上海等五座城市同步舉行「事件視界望遠鏡(Event Horizon TelescopeEHT)首次成果發表記者會」,向全球觀眾直播首次集合全球頂尖望遠鏡聯合完成的黑洞影像,解開宇宙最大的奧秘。

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左圖為電腦模擬 M87 黑洞陰影,右圖是次毫米波特長基線干涉儀在格陵蘭望遠鏡加入...

左圖為電腦模擬 M87 黑洞陰影,右圖是次毫米波特長基線干涉儀在格陵蘭望遠鏡加入後,在較高頻段 (230GHz) 可望取得的 M87 黑洞陰影。影像解析度為 40 微角秒。圖/中研院天文所 VLBI / GLT 團隊提供

黑洞是巨星塌縮而形成的產物,由於重力場太強,連光線都無法逃脫。科學家數百年前就提出類似概念,但要等到愛因斯坦1916年提出的廣義相對論,才真正鞏固當代認知的理論,即宇宙的結構不僅只空間,還有更複雜的實體「時空」(space-time),會因重物(heavy objects)的存在而扭曲。

想要直接拍攝黑洞幾乎不可能,需要一個「口徑如一個地球大的望遠鏡」才能觀測到黑洞外圍的渾沌狀態「事件視界」(event horizon)。因此,分布於世界各地的8座頂尖電波望遠鏡組成陣列,使用超長基線干涉測量法(Very-Long-Baseline-Interferometry),有效打造出一個尺寸相等於地球本身的虛擬望遠鏡,同時觀測黑洞的某個方位,再將數據拼湊成黑洞的照片。

「事件視界」指的是黑洞周圍球形的時空界線,EHT源起即是全球天文學家2012年初規畫藉由全球電波望遠鏡連線來觀測黑洞的事件視界,並以觀測星系中央超大質量黑洞為主要目標。中研院去年4月加入EHT,關鍵在於天文及天文物理研究所2011年起與哈佛大學天文團隊合作架設格陵蘭望遠鏡,成為全球唯一位於北極圈內的次毫米波天文觀測站。

格陵蘭望遠鏡計畫執行負責人、中研院天文所研究員陳明堂表示,格陵蘭望遠鏡(GLT)由中研院主導,2018年成功與夏威夷的次毫米波陣列 SMA)、智利的阿塔卡瑪毫米波與次毫米波陣列(ALMA)連線觀測。利用特長基線干涉技術,三組大型望遠鏡形成接近地球那麼大的大三角形,相當於一個超大望遠鏡,才有望拍攝到人類史上第一張黑洞的照片。

陳明堂在中研院「研之有物」網站表示,格陵蘭望遠鏡的主要觀測目標,是 M87 星系中央的超大質量黑洞,黑洞本身雖看不到,但藉由陰影周遭的亮光可觀測大小,而這亮光來自黑洞周圍的吸積盤。他說,從地球看過去,黑洞實在太小,解析度必須達到幾十個「微角秒」,所有光學望遠鏡都無法達到,只能仰賴特長基線干涉儀。

他表示,以現在的技術而言,有機會看到的黑洞只有銀河系中央和 M87,銀河系中央黑洞位在南方,而格陵蘭望遠鏡是在北方,觀測目標自然就是M87

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