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发现黑洞的科学家 人类史上第一张黑洞照片( 三 )


调试相机
要想看清楚两个黑洞事件视界的详情 ， 事件视界望远镜的空间分辨率要达到足够高才行 。要多高呢？？路如森说：“比哈勃望远镜的分辨率高出1000倍以上 。”但也别以为 ， 只要虚拟望远镜阵列的分辨率足够高 ， 就一定能成功给黑洞拍照 。
实际情况并没那么简单！如同观看电视节目必须选对频道一样 ， 对黑洞成像而言 ， 能够在合适的波段进行观测至关主要 。此前的一系列研究表明 ， 观测黑洞事件视界“阴影”的最佳波段是约为1毫米 。
路如森说：“因为气体在这个波段的辐射最璀璨 ， 而且射电波也可以不被阻挡地从银河系中心传播到地球 。”在这种情况下 ， 望远镜的分辨率取决于望远镜之间的距离 ， 而非单个望远镜口径的大小 。
为了增加空间分辨率 ， 以看清更为细小的区域 ， 科学家们在此次进行观测的望远镜阵列里增加了位于智利和南极洲的望远镜 。沈志强说：“这样设置是为了要保证所有8个望远镜都能看到这两个黑洞 ， 从而达到最高的灵敏度和最大的空间分辨率 。”
正式拍摄
8个望远镜北至西班牙 ， 南至南极洲 ， 它们将向选定的目标撒出一条大网 ， 捞回海量数据 ， 为我们勾勒出黑洞的模样 。
留给科学家们的观测窗口期非常短暂 ， 每年只有大约10天时间 。对于2017年来说 ， 是在4月5日到4月14日之间 。除了观测时间上的限制 ， 拍摄对天气条件要求也极为苛刻 。“因为大气中的水对这一观测波段的影响极大 ， 水会影响射电波的强度 ， 这意味着降水会干扰观测 。”沈台说 ， “要想视界面望远镜顺利观测 ， 需要所有望远镜所在地的天气情况都非常好 。”
按照要求 ， 计划选择的8个望远镜所在之处均是位于海拔较高 ， 降雨量极少 ， 全部晴天的概率非常高 。
此外 ， 要成像成功还必须要求所有望远镜在时间上完全同步 。
北京时间2017年4月4日 ， 事件视界望远镜启动拍摄 ， 将视线投向了宇宙 。最终的观测结束于美国东部时间4月11日 。观测期间 ， 每一个射电望远镜都收集并记录来自于目标黑洞附近的射电波信号 ， 这些数据然后被集成用于获得事件视界的图像 。
沈志强说：“为了确保信号的稳定性 ， 事件视面望远镜利用原子钟来确保望远镜收集并记录信号在时间上同步 。”
冲洗照片
给黑洞拍张照片不容易 ， “洗照片”更是耗时漫长 。射电望远镜不能直接“看到”黑洞 ， 但它们将收集大量关于黑洞的数据信息 ， 用数据向科学家们描述出黑洞的样子 。
在观测结束之后 ， 各个站点收集的数据将被汇集到两个数据中心（区别位于美国麻省Haystack天文台和德国波恩的马普射电所） 。在那里 ， 超级计算机通过回放硬盘记录的数据 ， 在补偿无线电波抵达不同望远镜的时间差后将所有数据集成并进行校准分析 ， 从而产生一个关于黑洞高分辨率影像 。此后 ， 经过长达两年的“冲洗” ， 2019年4月10日 ， 人类古代上首张黑洞照片终于问世 。


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