中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉:有人算过,如果想看到像银河系中心超大质量黑洞这样的黑洞的话,就需要一个地球这么大口径的望远镜才能够看到。其实我们是做不出一个地球一样大的望远镜的,但是我们采用甚长基线干涉测量技术(VLBI),采用这个技术,位于全球不同位置的射电望远镜就可以组成一张网。它们同时都去看黑洞的话,就可以等效于一个口径有地球这么大的一个射电望远镜对着这个黑洞,那它的观测能力、它的空间分辨率就足够可以看到这个黑洞。
中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉:频率越高,或者波长越短,这个望远镜的空间分辨率就会越好。在此之前(2017年前),最高观测能力是只做到了3.5毫米,直到事件视界望远镜做到了一个全球的VLBI网,但是是1.3毫米,它的这个波长是史无前例的短。2017年的时候凑够了8台毫米波望远镜,然后一起去看黑洞,这样才看到了这个黑洞。
从2017年起,基本上每年的4月份我们都会安排一个月或者半个月的时间,让这些望远镜都一起去看黑洞。就这样的一个十几天到一个月的观测,它产生了巨大的数据量,是达到了几PB。这些数据是要存在硬盘里,然后这些硬盘通过轮船、飞机、汽车,被运到全球两个数据处理中心去,然后再对这个海量的数据进行处理。
中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉:加工过程大概分成两步:一部分呢,是我们要从生数据变成熟数据。这就像做菜一样,一开始,你拿回来的是一些材料,它其实不是你能够用于去计算、不是能够直接用来冲洗照片的数据,需要做一步工作。我们要综合每个望远镜当时的情况、这个望远镜自己的信息,然后把它综合在一起、把它变成一个整个阵列产生的数据。它从生数据变成熟数据之后,接下来的这个过程就是从数据变成图像。
中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉:可能不同的人依照他不一样的经验,他做出来的图像就会长得不太一样。那我们做科学研究就要避免这种情况,你怎么能A做出来的是长成这样,B做出来了长得是另一个样子,那你这个图像到底可不可信呢?我们就是要避免所有的人为的因素,我们最终的这个结果要非常可靠。那采取了什么方式呢?就是把所有能够找来的有这个经验的人叫在一起,分成不同的小组,大家都去做同一件事情。当处理数据的人足够多的时候,最后我们得到的图像就应该是考虑了所有的因素,那就可以排除出人为的因素,最后我们得到的这个图像就是非常可信的。
利用不同波段开展研究 拍出黑洞“全景照”
除了通过参与事件视界望远镜国际合作开展黑洞成像研究之外,中国科研团队也利用其他的阵列在不同的波段对M87星黑洞开展了成像研究,获得一张带有“小尾巴”的M87星黑洞“全景照片”,这张照片去年4月在国际学术期刊《自然》在线发表后,引起很大反响。中国科学家从参与黑洞成像的国际合作,到领衔国际合作,迈出了重要一步。
2023年4月26日,国际学术期刊《自然》在线发表了中国科学院上海天文台路如森研究员领导的国际团队在M87黑洞成像研究方面取得的进展。科研团队利用全球各地共16个观测台站,在不同于此前事件视界望远镜观测的波段,实现了对M87中心黑洞及其周围吸积流和喷流的共同成像探测。