图说：多波段同步观测数据成像 来源/EHT
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”；那么今天，参与烘培这只“甜甜圈”的所有“烤箱”则联合发布了“制作秘方”。
北京时间今天（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。
“非EHT”也出力
2017年，也是在明媚的四月，事件视界望远镜（EHT）的科学家们利用国际上可以工作在230吉赫兹或更高频率的亚毫米波射电望远镜所组成了VLBI（甚长基线干涉）阵列。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。”
图说：中科院上海天文台台长沈志强介绍最新发布内容 记者 郜阳 摄
中科院上海天文台台长沈志强研究员介绍，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，但面临的一个挑战是这些不同频率上的辐射特征往往是随着时间变化的。因此，同步采集可以将时间因素带来的影响降到最低。
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。“也有些幸运成分，当时M87超大质量黑洞周围物质产生的辐射强度处于有观测记录以来最低水平。”江悟表示，“这为看黑洞的‘阴影’提供了理想的条件，同时便于区分开接近事件视界附近区域和离黑洞较远的辐射。”
上海“天马”贡献大
地处佘山脚下的上海65米射电望远镜，有个好听的名字——天马望远镜。“天马”的工作波长从最长21厘米到最短7毫米共8个波段，是我国第一台性能先进、功能齐全、全方位可转动的大型射电望远镜系统。
图说：天马望远镜
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。但在四年前的那次观测，“天马”同样功不可没。“第一个贡献是与参与了欧洲VLBI网（EVN）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（EAVN）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7mm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。
图说：中科院上海天文台研究员江悟介绍天马望远镜观测情况
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，使人们又对黑洞多了一分了解。“从一个频率上，只能关注到某一个物理现象，有点盲人摸象的感觉。黑洞是个非常复杂的系统，协同观测非常重要。”中科院上海天文台研究员路如森表示，“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。”
图说：天马望远镜参与东亚VLBI观测 采访对象供图
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此前在荷兰EHT工作，她介绍，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。“尽管喷流不是检验爱因斯坦广义相对论的直接依据，但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。”
今天发布多波段同步观测数据还“破案”了“宇宙线”的起源。宇宙线是不断轰击地球的高能粒子，它们的能量比地球上最强大的人工加速器大型强子对撞机产生的能量高一百万倍。宇宙线是高能粒子通过相互碰撞产生的辐射，最高能波段的伽马射线就可以用来推定粒子加速的区域。最新研究表明，至少2017年这些伽马射线不是在事件视界附近产生的。
值得一提的是，这批数据的公开恰逢EHT的本年度的观测，这还是自2018年以来的首次EHT观测。上海天文台台长沈志强介绍，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（Sgr A *）以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。”上海天文台研究员刘庆会表示：“未来，我们的天马望远镜仍将积极参与到这类国际合作中，对包括M87在内的更多黑洞天体进行监测”。
对了，最近天马找寻的目标，也有我们牵挂的天问一号！
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