EHT在地球上实现迄今为止最高分辨率的黑洞探测

事件视界望远镜 (EHT) 合作组织的天体物理学家进行了试验观测，通过探测来自遥远星系中心的频率约为 345 GHz 的光，获得了有史以来从地球表面获得的最高分辨率。当与现有的梅西耶 87 中心超大质量黑洞和我们银河系在较低频率 230 GHz 下的图像相结合时，这些新结果不仅会使黑洞照片清晰 50%，而且还会产生这些宇宙巨兽边界外区域的多色视图。

EHT 合作组织于 2019 年发布了位于梅西耶 87 中心的超大质量黑洞 M87* 的图像，并于 2022 年发布了位于银河系中心的超大质量黑洞人马座 A* 的图像。

这些图像是通过使用一种称为甚长基线干涉测量 (VLBI) 的技术将地球上的多个射电天文台连接在一起而获得的，以形成一个“地球大小”的虚拟望远镜。

为了获得更高分辨率的图像，天文学家通常依靠更大的望远镜——或者作为干涉仪一部分的天文台之间更大的间隔。

但由于 EHT 的大小已与地球相当，提高地面观测的分辨率需要采用不同的方法。

提高望远镜分辨率的另一种方法是观察波长更短的光——这就是 EHT 合作组织现在所做的。

美国宇航局喷气推进实验室的天文学家亚历山大·雷蒙德博士说：“借助 EHT，我们使用 1.3 毫米波长的观测观测到了第一张黑洞图像，但我们所看到的由黑洞引力导致光弯曲而形成的明亮环仍然看起来很模糊，因为我们已经达到了图像清晰度的绝对极限。”

“在 0.87 毫米时，我们的图像将更清晰、更详细，这反过来可能会揭示新的特性，包括之前预测到的和可能未预测到的一些特性。”

为了证明他们能够在 0.87 毫米处进行探测，EHT 研究人员在该波长处对遥远、明亮的星系进行了测试观测。

他们没有使用完整的 EHT 阵列，而是采用了两个较小的子阵列，这两个子阵列都包括 ALMA 和阿塔卡马探路者实验 (APEX)。

其他使用的设施包括西班牙的 IRAM 30 米望远镜和法国的北方扩展毫米波阵列 (NOEMA)，以及夏威夷的格陵兰望远镜和亚毫米波阵列。

在这次试点实验中，科学家们实现了精细到 19 微角秒的观测，这意味着他们从地球表面进行了有史以来最高的分辨率观测。

然而，他们尚未能够获得图像：虽然他们对来自几个遥远星系的光进行了强有力的探测，但使用的天线数量不足以根据数据准确地重建图像。

此次技术试验为研究黑洞打开了一扇新的窗口。

通过全阵列，EHT 可以看到小至 13 微角秒的细节，相当于从地球上看到月球上的瓶盖。

这意味着，在 0.87 毫米处，他们将能够获得比之前发布的 M87* 和射手座 A* 1.3 毫米图像分辨率高出约 50% 的图像。

此外，还有可能观测到比迄今为止他们拍摄到的两个黑洞更远、更小、更暗淡的黑洞。

“观察不同波长下周围气体的变化将有助于我们解开黑洞如何吸引和吸积物质的谜团，以及它们如何发射出超越银河系距离的强大喷流，”EHT 创始主任、哈佛和史密森天体物理中心天体物理学家 Sheperd Doeleman 博士说。

这是VLBI技术首次在0.87毫米波长上成功应用。

马克斯普朗克射电天文学研究所天体物理学家托马斯·克里奇鲍姆博士说：“这些 0.87 毫米的 VLBI 信号探测具有开创性，因为它们为超大质量黑洞的研究打开了一个全新的观察窗口。”

“未来，西班牙和法国的 IRAM 望远镜与 ALMA 和 APEX 相结合，将能够同时对更小、更暗的辐射进行成像，这是目前在 1.3 毫米和 0.87 毫米两个波长下所能实现的。”

该团队的论文发表在《天文学杂志》上。