黑洞照片怎么拍的原理科普》》

　　拍照難在哪？用難以想象的計(jì)劃尋找“至暗信號(hào)”

　　給黑洞拍照的難點(diǎn)，在參與此次大科學(xué)計(jì)劃的專家眼中，可以用三個(gè)字來(lái)形容：“小”“暗”“擾”——細(xì)節(jié)太小，信號(hào)太暗，干擾太多。

　　黑洞如此遙遠(yuǎn)，尋找它如同從地球觀察月球上的一個(gè)橘子，需要的望遠(yuǎn)鏡口徑超乎想象。況且，這個(gè)望遠(yuǎn)鏡還要足夠靈敏，才能“看”得清極其微小的細(xì)節(jié)。

　　自400多年前伽利略發(fā)明望遠(yuǎn)鏡以來(lái)，人類科技水平的飛速提升讓望遠(yuǎn)鏡的口徑越來(lái)越大、“分工”越來(lái)越細(xì)。但要給黑洞拍照，依靠人類現(xiàn)有任何單個(gè)天文望遠(yuǎn)鏡都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

　　這是一個(gè)難以想象的大科學(xué)計(jì)劃：用分布全球的8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，組成一個(gè)口徑如地球直徑大小的虛擬望遠(yuǎn)鏡。條件苛刻的觀測(cè)點(diǎn)，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的內(nèi)華達(dá)山脈、智利的阿塔卡馬沙漠、南極點(diǎn)等。

　　要順利拍照，不僅要“看”得遠(yuǎn)，還要選對(duì)頻道。“對(duì)黑洞成像而言，最佳的波段進(jìn)行觀測(cè)至關(guān)重要，這個(gè)波段就在1毫米附近，成像的分辨率相當(dāng)于能在黑龍江漠河閱讀南沙群島上的一張報(bào)紙。”路如森說(shuō)。

　　不同的望遠(yuǎn)鏡各有所長(zhǎng)。正是給黑洞拍照的這一特殊要求，讓包括“中國(guó)天眼”在內(nèi)的一些大型望遠(yuǎn)鏡“束手旁觀”。

　　專家解釋，這一波段的黑洞電磁波輻射最明亮，而背景“噪音”的干擾又最小。

　　拍照難，洗照也不易。望遠(yuǎn)鏡記錄下的海量數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行復(fù)雜的后期處理和分析，才能獲取最終的黑洞圖像。

　　以2017年4月的觀測(cè)為例，每個(gè)臺(tái)站的數(shù)據(jù)率達(dá)到驚人的32GB/秒，8個(gè)臺(tái)站在5天觀測(cè)期間共記錄約3500TB的數(shù)據(jù)。專家表示，如果是像看電影一樣不間斷地看，這些數(shù)據(jù)至少需要500多年才能看完。

　　該國(guó)際合作項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、哈佛大學(xué)教授謝潑德·多爾曼表示，10多年來(lái)，正是技術(shù)的突破、新望遠(yuǎn)鏡的建成，最終使人類能夠“看到”黑洞。

　　4月10日，在中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，中方團(tuán)隊(duì)成員在回答記者提問(wèn)。 新華社記者 金立旺 攝

　　躋身一流，中國(guó)成為國(guó)際科學(xué)合作重要參與者

　　從首張?jiān)卤痴掌绞讖埡诙凑掌祟愑^測(cè)宇宙的新窗口正在不斷打開(kāi)。在探索宇宙奧秘的征程中，中國(guó)也不斷貢獻(xiàn)著智慧。

　　我國(guó)科學(xué)家全程參與了給黑洞拍照這項(xiàng)國(guó)際合作，在早期推動(dòng)這一項(xiàng)國(guó)際合作、望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)間申請(qǐng)、夏威夷望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)運(yùn)行、后期數(shù)據(jù)處理和理論分析等方面均做出了貢獻(xiàn)。

　　沈志強(qiáng)說(shuō)，基礎(chǔ)科學(xué)研究的國(guó)際合作是大勢(shì)所趨，但很多時(shí)候不能只靠經(jīng)費(fèi)投入“湊份子”，前期研究和人才積累是取得合作“話語(yǔ)權(quán)”的重要因素。

　　從“中國(guó)天眼”（FAST）到“世界巨眼”（SKA），從人類基因組測(cè)序到泛第三極環(huán)境研究，近年來(lái)，中國(guó)參與國(guó)際合作的廣度和深度不斷加大，在吸收世界創(chuàng)新養(yǎng)分的同時(shí)，也不斷貢獻(xiàn)中國(guó)智慧。

　　隨著全球射電天文學(xué)方興未艾，接連涌現(xiàn)類星體、脈沖星、星際分子和微波背景輻射四大天文發(fā)現(xiàn)。近年來(lái)，我國(guó)陸續(xù)建成多座射電望遠(yuǎn)鏡，口徑從25米到65米再到500米，從追趕到并跑，天文學(xué)研究開(kāi)始逐步躋身一流。

　　“過(guò)去一二十年間，中國(guó)在射電天體物理學(xué)、天文學(xué)等領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)展，在此次國(guó)際合作中做出了不可或缺的貢獻(xiàn)。”荷蘭奈梅亨大學(xué)教授海諾·法爾克說(shuō)，隨著中國(guó)的射電干涉測(cè)量和太空探索能力迅速增長(zhǎng)，中國(guó)將成為國(guó)際科學(xué)合作的重要參與者。

　　黑洞的順利成像不是終點(diǎn)。

　　主持歐洲地區(qū)發(fā)布會(huì)的德國(guó)馬克斯·普朗克射電天文研究所所長(zhǎng)安東·岑蘇斯強(qiáng)調(diào)，未來(lái)還將增加望遠(yuǎn)鏡的數(shù)量，甚至對(duì)新的黑洞進(jìn)行觀測(cè)，繼續(xù)驗(yàn)證廣義相對(duì)論的有關(guān)預(yù)測(cè)，借此了解星系的形成和演進(jìn)，為人類解開(kāi)更多奧秘……

　　愛(ài)因斯坦說(shuō)，科學(xué)是永無(wú)止境的，它是一個(gè)永恒之謎。

　　“在偉大夢(mèng)想的支持下，人類科學(xué)探索的腳步，將永不停歇。”沈志強(qiáng)說(shuō)。（參與記者：劉芳、張毅榮、連振、黃堃、金立旺）