如今拍摄的黑洞跟科幻电影中的黑洞有什么区别?

电影《星际穿越》中的“卡冈图雅”黑洞有着深不见底的黑色中心与立体清晰的气体圆环,此次发布的照片里的M87却是一张高糊照片。

图片发自简书App

图片发自简书App来源《星际穿越》

和光学照片的清晰度问题一样,根源在于分辨率。

根据天文学家所了解的知识,要想提高望远镜的分辨率,我们可以做两方面的努力:一是降低观测频段光子的波长(等价于增强能量),二是增加望远镜的有效口径。这一次,通过VLBI技术对全球8个不同地方的望远镜进行联网,我们得到了一个口径达1万公里的望远镜,在VLBI技术相对成熟的射电波段之内,科学家们选择了能量最高的区域——毫米和亚毫米波段。

值得注意的是,此处的有效口径,其实取决于望远镜网络当中相距最远的两个望远镜之间的距离。2017年有8个亚毫米波望远镜加入了观测,2018年北极圈之内格陵兰岛的亚毫米波望远镜也加入其中,基线长度进一步增加,也进一步改善了望远镜的分辨率。

然而,尽管我们现在的亚毫米望远镜基线已经达到了1万公里,但空间分辨率刚达到黑洞视界面的尺寸,所以在科学家们观测的有限区域内,就相当于只有有限的几个像素。在《星际穿越》电影当中,天文学家基普·索恩设想的黑洞形象——包括吸积盘的许多具体细节——都通过技术手段呈现了出来,然而在真实的情况下,我们在照片中只能看到吸积盘上的几个亮斑而已。

随之而来的一个问题是,既然我们可以将两个望远镜放置得很远从而实现更高的分辨率,那么我们能否只用两个望远镜来完成黑洞照片呢?

很遗憾,不行。观测要求的不仅仅是分辨率,还有灵敏度——高分辨率可以让我们看到更多的细节,而高灵敏度则能够让我们看到更暗的天体。

如果未来有一天我希望,亲眼看到传说中的黑洞。

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