新太空望远镜，将能拍摄到清晰5倍的黑洞照片

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此前天文学家们成功拍摄并公布了黑洞的第一张照片，现在他们面临的下一个挑战是如何拍摄更清晰的图像，以便爱因斯坦的广义相对论能够得到检验。内梅亨大学的天文学家们，连同欧洲航天局(ESA)和其他机构，正在提出一个通过向太空发射射电望远镜来实现这一目标的概念，他们在《天文学与天体物理学》上发表了他们的计划。

这个想法是把两颗或三颗卫星放在环绕地球的圆形轨道上观察黑洞。这个概念被称为事件视界成像仪(EHI)。在新研究中，科学家们模拟了如果像这样的卫星拍摄黑洞人马座A*的图像会是什么样子。

五倍还多

这篇文章的第一作者、内梅亨大学(Radboud University)的博士生弗里克·罗洛夫斯(Freek Roelofs)说：用卫星代替地球上的射电望远镜有很多好处，就像用事件视界望远镜(EHT)一样。在太空中可以用更高的无线电频率进行观测，因为来自地球的频率被大气过滤掉了。

太空望远镜之间的距离也更大。这使我们向前迈出了一大步，将能够以超过EHT五倍的分辨率拍摄图像。更清晰黑洞图像将带来更好的信息，可以用来更详细地检验爱因斯坦的广义相对论。

（图示）在太空中，EHI分辨率是地球上EHT的5倍以上，图像的重建保真度更高。左上角：人马座A*模型，观测频率为230 GHz。左下角：用EHT对模型图像进行模拟。左上角：人马座A*模型，观测频率690 GHz。右下角：用EHI对该模型的图像进行模拟。图片：F. Roelofs and M. Moscibrodzka, Radboud University

射电天文学教授Heino Falcke说：卫星绕地球运行的事实带来了相当大的优势。有了它们，可以拍摄近乎完美的图像，看到黑洞的真实细节。如果爱因斯坦的理论出现了小偏差，我们应该能够看到。EHI还能成像另外五个比事件视界望远镜(EHT)目前关注黑洞还要小的黑洞。后者是位于银河系中心的人马座A*和位于室女座星系团中的大质量星系梅西耶87*中心的M87*。

技术挑战

研究人员模拟了在不同的环境下，可以用不同版本的技术看到什么。为此，他们利用了黑洞周围的等离子体行为模型以及由此产生的辐射。Roelofs说：从科学的角度来看，这些模拟看起来很有希望，但是在技术层面上还有很多困难需要克服。天文学家们与欧洲航天局/欧洲环境研究中心的科学家合作，研究该项目的技术可行性。内梅亨无线电实验室(Radboud Radio Lab)的研究员、欧洲空间局/欧洲空间研究中心(ESA/ESTEC)的沃洛迪米尔·库德里亚斯霍夫(Volodymyr Kudriashov)说：

这个概念要求必须能够非常准确地确定卫星的位置和速度，但我们真的相信这个项目是可行的。还必须考虑卫星如何交换数据。有了事件视界成像仪(EHI)，携带数据的硬盘驱动器将通过飞机运送到处理中心。这在太空中当然是不可能的。在这个概念中，卫星将通过激光链路交换数据，数据在返回地球作进一步分析之前在船上进行部分处理。太空中已经有激光链接了。

混合动力系统

这个想法是卫星最初将独立于事件视界望远镜(EHT)工作。但是，轨道望远镜与地球上的望远镜相结合的混合系统也在考虑之中。使用像这样的混合装置可以提供创造黑洞运动图像的可能性，可能可以观察到更多更弱的光源。

博科园｜研究/来自: 奈梅亨拉德布大学

参考期刊《天文学和天体物理学》

DOI: 10.1051/0004-6361/201732423

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本文选自：今日头条