第一张银河系黑洞图像是突破性的——下一张可能会更好
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Keith Cooper）：事件视界望远镜（EHT）是世界各地射电望远镜的合作项目，它们协同工作，对超大质量黑洞进行成像，已经达到了迄今为止最高的分辨率。在未来，这一成就可能会使黑洞事件视界周围的光环图像更清晰50%，解决迄今为止看不到的细节，并制作出黑洞在旋转过程中如何变化的电影。
EHT的工作原理是“超长基线干涉测量法”，简称VLBI。这涉及利用各大洲的望远镜网络，这些望远镜共同观测同一物体，并在此过程中结合它们的数据。网络中最远的两个望远镜之间的距离越宽，分辨率就越高，网络中的望远镜越多，灵敏度就越高。
EHT成功地对我们银河系中心射手座A*的黑洞以及椭圆星系M87、M87*中心的黑洞进行了成像，这标志着人类捕获的前两张黑洞图像，因为它有一个巨大的基线。将基线视为望远镜的孔径。EHT最南端的望远镜是南极望远镜，而最北端的站是格陵兰望远镜，这意味着该网络几乎覆盖了地球的上下。
除了基线因素外，波长也起着重要作用，较低的波长可以实现更高的分辨率。我们银河系中心的黑洞和M87的历史图像是在1.3毫米的无线电波长处拍摄的。在这个波长下，“光子环”，即事件视界周围的发射环，内部有黑洞的阴影，看起来很模糊，尤其是在射手座A*的情况下。这是因为来自黑洞的无线电发射被我们和物体本身之间的星际介质中的电离气体部分散射。这导致光在一个角度尺度上变得模糊，与1.3mm的EHT分辨率相当。在较短波长下，涂抹效果将明显减弱。
为此，EHT首次能够在0.87mm的较短波长下进行VLBI。
美国国家航空航天局喷气推进实验室的亚历山大·雷蒙德在一份声明中说：“通过EHT，我们通过检测1.3mm波长的无线电波看到了第一批黑洞图像，但我们看到的由黑洞引力中的光弯曲形成的亮环仍然看起来很模糊，因为我们已经达到了图像清晰度的绝对极限。”。“在0.87mm处，我们的图像将更清晰、更详细，这反过来可能会揭示新的特性，既有之前预测的特性，也有一些可能没有预测到的特性。”
实现0.87mm的VLBI并不是一件容易的事情，因此以前没有实现过。其中一个困难与大气中的水蒸气倾向于吸收这种短波长的无线电波有关，因此EHT的所有观测点的天气都必须非常干燥。
参与突破性的事件视界望远镜0.87mm短波长基线干涉测量实验的天文台的位置。（图片来源：uux.cn/ESO/M.Kornmesser）
至于这些观测点，这个特殊的VLBI实验涉及智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）和阿塔卡马探路者实验、西班牙的毫米范围射电天文学研究所（IRAM）30米望远镜、法国的北部扩展毫米阵列（NOEMA）、夏威夷莫纳克亚山的亚毫米阵列和格陵兰望远镜，所有这些都是EHT的观测站。他们探测了0.87mm的众多类星体，获得了19微弧秒的分辨率。
19微弧秒有多小？天空被划分为360度，每度由60弧分组成，每弧分又细分为60弧秒。1微弧秒是1弧秒的百万分之一，因此19微弧秒就像能够分辨月球表面的一个瓶盖。这是迄今为止仅从地球表面获得的天文图像的最高分辨率（尽管地面和天基望远镜的组合在过去也达到了类似的分辨率）。Raymond和他的同事们实际上认为，当EHT满负荷运行时（例如，包括南极望远镜，它没有参与0.87mm测试），EHT的分辨率可以降低到13弧秒。
事件视界望远镜拍摄的我们银河系超大质量黑洞的图像，波长为1.3毫米。（图片来源：uux.cn/EHT Collaboration）
现在的目的是在拍摄射手座A*和M87超大质量黑洞的新图像时应用这一突破。
亚利桑那大学的Remo Tilanus是EHT的运营经理，他说：“正如新的检测结果所证明的那样，现在是时候推进到0.87mm了。”。
更高的分辨率不仅会使每个黑洞周围的光子环图像更加清晰，还会更精确地描绘它们的形状和大小，从而更准确地估计黑洞的自转速率和角度。它还将使其他星系中的超大质量黑洞进入射程，并使我们能够更接近从类星体等活动黑洞中射出的相对论性射流的底部。这可以为黑洞的磁场如何产生几乎以光速移动并延伸到数千光年深空的射流提供更多答案。
显示1.3mm和0.87mm黑洞观测值之间锐度差异的模拟。（图片来源：uux.cn克里斯蒂安·弗洛姆，朱利叶斯·马西米兰大学，维尔茨堡）
除了现在能够在更短的波长下运行外，还计划对EHT进行重大修改，该计划称为“下一代EHT”，简称“ngEHT”。这将为世界各地的现有EHT基础设施增加新的望远镜，优化以提供最大的基线和灵敏度，并改善合作现有成员的探测器设施，使他们能够同时观测3mm至0.87mm之间的多个波长的黑洞。
总而言之，下一代EHT有望将黑洞图像的锐度和清晰度提高10倍，甚至可能使高分辨率电影能够显示随着黑洞旋转和从周围空间吸积更多物质，黑洞事件视界周围的光子环随时间的变化。
“这些0.87mm的VLBI信号探测是突破性的，因为它们为研究超大质量黑洞打开了一个新的观测窗口，”德国马克斯·普朗克射电天文学研究所的Thomas Krichbaum在欧洲南方天文台发表的一份声明中说。
这项突破性的VLBI实验的结果于8月27日发表在《天文学杂志》上。
