上海“天马”亲历黑洞“拍照”

如果说两年前的全球首张黑洞照片送给了世界一只“甜甜圈”，三周前的2.0版黑洞照片让大家看清了“甜甜圈”的“裱花”；那么这回，参与烘焙这只“甜甜圈”的所有“烤箱”则联合发布了“制作秘方”。

北京时间14日17时，在2017年3月至5月间参与观测M87超大质量黑洞的19台望远镜（阵）向全球发布了多波段同步观测数据。这些数据的开放将极大地加深对M87黑洞中央引擎及其系统的理解，并提升对爱因斯坦广义相对论的检验。这其中，上海天马望远镜贡献颇多。

“非EHT”也出力

2017年，也是在4月，事件视界望远镜（EHT）的科学家们利用分布在全球6个地方的8台射电望远镜（阵），向M87黑洞投去了深情一瞥。他们的目标，是给出第一张人类拍摄的黑洞照片——这将是对爱因斯坦广义相对论在最极端环境下的验证。

与此同时，世界各地的其他望远镜也“闻风而动”，参与到对宇宙深处的凝望中。“不同频率的望远镜将看到黑洞系统的不同区域，联合起来才能看清整个系统的全貌。”中国科学院上海天文台副研究员江悟介绍，“四年前的观测，从射电、毫米波、红外到X射线、伽马射线在内，从地面到空间，跨越了17个量级的望远镜几乎‘全军出击’，这也是迄今为止对超大质量黑洞及其喷流的频率覆盖最广的同步观测。”

中科院上海天文台台长沈志强研究员表示，对每个黑洞而言，其在各电磁波段的辐射特征各不相同。通过收集这些辐射的“指纹”可以加深人们对黑洞性质的了解。据了解，包括EHT在内，来自32个国家或地区近200个科研机构的760名科学家和工程师组成了“世界联队”，使用19台望远镜（阵），并成功汇集了当年3月底至4月中旬的观测数据。每台望远镜都为距离地球约5500万光年的M87中心这个65亿倍太阳质量的黑洞，提供了有关其物理行为和影响的独特信息。

上海“天马”贡献大

地处佘山脚下，天马望远镜的最高工作频率是43吉赫兹，因此不在事件视界望远镜之列。但4年前的那次观测，“天马”同样功不可没。“第一个贡献是参与了欧洲VLBI网170毫米观测，并贡献了最高分辨率基线。”江悟说。彼时，位于地球另一侧的阿雷西博望远镜还在正常工作，但它和“天马”永远望向反方向，而欧洲这个“中点”，让两者的观测产生了火花。

此外，作为东亚地区灵敏度最高的长毫米波射电望远镜，天马望远镜全程参与了东亚VLBI网在13毫米和7毫米波长对M87的14次EHT协同观测。这也是国内射电望远镜在7毫米工作波长首次成功参加国际VLBI联合观测。“天马望远镜有效接收面积大于东亚地区其他毫米波VLBI台站的综合，提高了东亚VLBI成图质量50%。”江悟自豪地说。可见，在事件视界望远镜潜心为黑洞“拍照”时，天马望远镜也对黑洞投去了专心致志的凝视。

有助解决挑战性难题

这些望远镜的数据与当前和未来的EHT观测相结合，将可以让科学家能够对天体物理学的一些最重要和最具挑战性的研究领域展开分析。中科院上海天文台博士后赵杉杉介绍，对黑洞的研究，光靠黑洞周围的图像是远远不够的。因为超大质量黑洞的巨大引力驱动强大的喷流，并使其以接近光速的速度传播到很远的距离。“利用多波段对喷流的观测，黑洞外围的吸积流模型就有了精确的限制。而对外围理解得越透彻，对黑洞本身的解析就会越精确。”

这批数据的公开恰逢EHT的本年度观测，这还是自2018年以来的首次EHT观测。本月8日至20日，天文学家将挑选6天开展对M87、银河系中心超大质量黑洞（SgrA*）及另外若干遥远黑洞的EHT观测。与2017年相比，有三位新伙伴加入了观测队伍——格陵兰望远镜，基特峰12米望远镜和北方扩展毫米波阵列（NOEMA）。今年的天马望远镜参与的东亚VLBI网（EAVN）联测目前正在进行中。

本报记者 郜阳