2019-04-11 08:23:25clintonpyl

人類史上 黑洞照片首曝光 距地球5500萬光年 台參與觀測

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【許敏溶、蔡永彬、郭美瑜╱台北報導】人類對宇宙的探索出現重大突破!包括我國中央研究院團隊在內,由200多名跨國科學家組成的「事件視界望遠鏡」計劃昨晚在全球同步公開人類史上首張「黑洞」照片,解開百年宇宙謎團。專家認為,拍到黑洞照片是科學史上重大里程碑,有助確認近百年來科學進展方向;中研院指台灣已在本世紀重要的科學發現中佔有一席之地。

我國中研院參與的事件視界望遠鏡計劃,昨公布人類史上首次獲取的黑洞影像。中研院提供
我國中研院參與的事件視界望遠鏡計劃,昨公布人類史上首次獲取的黑洞影像。中研院提供

事件視界望遠鏡(Event HorizonTelescope ,EHT)計劃昨晚在台北、比利時布魯塞爾、智利聖地牙哥、中國上海、日本東京、美國華府等6個城市同步舉行記者會,公布這項天文物理學界重大科學發現,台北的記者會由我國中研院與科技部主辦,並由中研院長廖俊智主持。記者會中公布一個位於M87星系中心的黑洞影像,中研院指出,M87星系黑洞與地球相距5500萬光年,質量為太陽的65億倍。

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工作團隊去年在格陵蘭望遠鏡控制室內合照。中研院提供
工作團隊去年在格陵蘭望遠鏡控制室內合照。中研院提供

全球合組虛擬望遠鏡

廖俊智說,昨公布的是人類史上第一張超大質量黑洞影像,這是科學界的空前成就,因為人類從未看到黑洞的影像;事件視界望遠鏡計劃是把分布在世界各地的望遠鏡串聯起來,形成直徑和地球一樣大的望遠鏡,解析度達到前所未有的境界,可解析鄰近黑洞的陰影;中研院天文及天文物理研究所是EHT計劃主要成員,負責其中4個望遠鏡的建設和運轉,此次成就讓台灣在本世紀重要的科學發現中佔有一席之地。
中研院日籍副研究員淺田圭一指出,這個影像是前年4月的觀測資料,在一連7天的4次觀測中,都獲得一致的影像,呈現出黑洞陰影有宛如新月的結構,中央部分是黑暗的。這個研究在科學上的重要性,在於揭開了活躍星系中心的超大質量黑洞神秘面紗,是研究黑洞相關天文物理的先鋒。
中研院指出,EHT計劃是由全球超過60個學術研究單位參與,讓分布在地球各處的電波望遠鏡共同合作,結合成1個如地球一樣大的虛擬望遠鏡,才有可能看到黑洞。因黑洞是全暗的物體,它的邊界叫「事件視界」,由於黑洞會形成很大的重力場,當光線受到極強重力偏轉時會形成陰影,藉由拍攝黑洞的陰影形成圖像,可間接證實黑洞的存在。
中研院天文所長期投入黑洞研究,參與EHT觀測多年,昨EHT成果發表源自2017年全球8個觀測站的資料,中研院有參與的就有3個,包括夏威夷的次毫米波陣列望遠鏡、詹姆士克拉克麥克斯威爾望遠鏡,以及智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列;此外中研院主導的「格陵蘭望遠鏡」在前年架設,去年起參與EHT,資料正在處理中,預期可讓後續EHT的解析能力最多提高10倍。
中研院說,為避免受水氣影響,這些望遠鏡都放在高海拔、乾燥大氣的偏遠地點,望遠鏡記錄的信號因數據量龐大,須將實體硬碟送到學術機構統一進行組合、處理,才能獲得最終圖像。
中央大學天文研究所教授周翊指出,EHT計劃不是造新的望遠鏡,是結合分布在全球各地的望遠鏡,大家約好同一時間觀測,一起接收無線電波,比較不同地點的訊號來源,進而重建影像。這個計劃希望各望遠鏡之間的距離越遠越好,觀測到的資料還要做統合,還有例如校準技術等很多技術上的困難。
EHT觀測目標就是為了驗證黑洞是否存在,中研院分析,研究結果是人類第一次能夠驗證黑洞是否存在於宇宙間的理論,也是愛因斯坦廣義相對論問世百年後,對該理論最終的科學驗證,藉此判斷人類的科學發展是否走在正確的路上。
台北市立天文科學教育館助理研究員張桂蘭指出,愛因斯坦的相對論預測黑洞存在,可能會影響附近的空間和時間,造成時空扭曲;黑洞質量很大卻擠在很小的範圍內,對周邊的引力很強,連光經過都會被吸收,甚至若它自己發光也會被吸收,才以此為名。

智利望遠鏡 位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列,中研院也參與建造。翻攝「事件視界望遠鏡」網站
智利望遠鏡 位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列,中研院也參與建造。翻攝「事件視界望遠鏡」網站

格陵蘭望遠鏡 中研院研究員陳明堂提供
格陵蘭望遠鏡 中研院研究員陳明堂提供

夏威夷望遠鏡 翻攝事件視界望遠鏡網站
夏威夷望遠鏡 翻攝事件視界望遠鏡網站

研究時空旅行可能性

張桂蘭說,因為黑洞無法射出光線,以往只能靠間接測量,推測它的範圍、質量有多大,無法拍到它的本身;如果人們了解得越多,能確切知道黑洞存在,可以研究極端環境下的物理狀況,推演出我們還不了解的世界,甚至是推測科幻片中的時空旅行是否存在。
台灣大學梁次震宇宙學與粒子天文物理學中心主任陳丕燊(音同身)指出,EHT透過國際合作使用宛如地球大小的虛擬無線電波望遠鏡,利用無線電波的訊號去觀測,才能取得星系中央的黑洞事件視界的大小,拍到黑洞照片是很重大的里程碑。

拍攝黑洞影像示意圖

全球多個高海拔偏遠地點(如格陵蘭、夏威夷、智利)的電波望遠鏡同步觀測黑洞,如同一個超大型望遠鏡,數據送到學術單位分析後處理成黑洞影像。
資料來源:中研院、《蘋果》採訪整理


事件視界望遠鏡(EHT)計劃資訊

計劃目的:獲得史上首張黑洞圖像
參與成員:包括台灣、美國、日本、中國、德國等各國研究機構超過200名科學家
觀測方式:由分布在各地的電波望遠鏡共同合作,結合成一個如同地球大小的虛擬超大望遠鏡,蒐集數據後集中處理
網址:
https://eventhorizontelescope.org
資料來源:中研院、《蘋果》採訪整理



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