現有所有的黑洞圖像都是建立在物理假說上的示意圖 ( 來源:Nasa/JPL-Caltech )

「事件視界望遠鏡」( Event Horizon Telescope, EHT ) 計劃有望在今年內分析、統整出人馬座 A 星的觀察結果,這將會是人類天文史上第一張黑洞影像。

 

不可見的黑洞

黑洞是由大質量恆星因步入演化末期,失去來自核融合等向外膨脹的力量,使得被自身所產生的重力壓縮至一稱為奇異點 ( gravitational singularity ) 的狹小空間。所造成的極大引力,使得任何進入事件視界 ( event horizon ) 的物質,包括光線,皆無法掙脫,有如墜入無底洞般,而得此稱號。

也因其只會吸收,而不反射任何電磁波的特性,一直以來,無論當你聽到「黑洞」二字時,腦中浮現任何曾經看過的圖像,皆是建立在現有對黑洞的物理假說上,所繪製出來的示意圖。

然而,就在今年,我們有望籍著 EHT 取得歷史上第一張黑洞的影像。

首目標:人馬座A星

雖就定義上而言,黑洞並不可見。但黑洞周遭星體或即將墜入其中的物質,因為受到引力劇烈拉扯所噴發出的電磁波,卻可為我們清楚描繪出黑洞的輪廓。

計劃的首個觀測目標,是位在銀河系中心,長久以來疑為黑洞的人馬座A星 ( Sagittarius A*, Sgr A* )。雖然原理簡單,但實際操作上仍有諸多困難需要克服。

「地球大小」的望遠鏡

首先,必須達到極高的放大倍率。EHT 計畫總監夏培.道勒曼 ( Sheperd Doeleman ) 比喻說:「好比你人必須坐在美國東岸的紐約市中心,還要能清楚地數出一顆位在美國西岸洛杉磯的高爾夫球上,有多少凹槽。」

再者,為了排除在觀測星體與地球間的種種干擾,該計畫需要一個實際如地球大小的望遠鏡。而這正也是 EHT 計劃的精妙所在。

EHT並非「單一」個巨型的望遠鏡,而是藉由分散地球各處的天文觀測站,同時、同步地觀測特定星體,事後再將所有蒐集的資料分析、統整,最終疊加出一幅清晰的黑洞圖像。

銀河系起源

然其在天文學上的重要性,卻絕非僅止於此。銀河系中心的黑洞,一般相信與整個銀河系的起源與演化息息相關。能一探其中奧妙,也意味著對於我們自身身處其中的銀河系,亦將有更進一步的認識。

去年 ( 2017 ) 四月,EHT 已實際投入測試,八座望遠鏡同時觀測人馬座A星。所有資料已於 12 月彙整,相關分析現正進行中。接下來的 12 個月,終於,人類或可初睹黑洞—這宇宙中最詭譎的假設星體。

 

參考資料:

  1. Jotham, I. (2018, January 15). We may get the first-ever image of a black hole this year. International Business Times.
  2. Official website of Event Horizon Telescope.
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