中研院參與EHT國際合作計畫 首次曝光超大黑洞影像

銀河系中心超大質量黑洞人馬座A星(圖片來源:EHT Collaboration)
臺灣團隊再次扮演關鍵推手,展現全球頂尖的天文觀測實力

繼2019年首張巨大黑洞照片曝光後,中央研究院參與事件視界望遠鏡計畫,再度公布銀河系中心超大質量黑洞的第一張影像「人馬座A星」,這也是人類史上看到的第二個黑洞,為天文觀測上的重大發現。

 

中央研究院天文及天文物理研究所參與的「事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope, EHT)」國際合作計畫,在昨(12)日晚間舉行全球同步記者會。中研院表示,本次黑洞影像取得是透過「事件視界望遠鏡計畫」全球8座電波望遠鏡連線,形成一個跟地球一樣大的虛擬望遠鏡,達到前所未有的高解析度。

 

中研院廖俊智院長表示,天文及天文物理研究所是EHT計畫主要成員,支援本次觀測其中3座望遠鏡的建造與運作,以及影像校正與成像。這項成果也是繼EHT於2019年發布首張黑洞影像後,臺灣團隊再次扮演關鍵推手,展現全球頂尖的天文觀測實力。

 

銀河系中心是一個充滿神秘色彩的區域,過去十多年來,科學家已經觀測到裡面有一個看不見的超大質量緻密天體,名為人馬座A星(簡寫為Sgr A*)。2020年諾貝爾物理學獎得主德國科學家根策爾(Reinhard Genzel)、美國科學家吉茲(Andrea Ghez)長期追蹤研究銀河系中心恆星軌道運動,間接證實人馬座A星就是一個超大質量黑洞而獲獎。如今,這張照片成為揭開銀河系中心黑洞存在的「第一個直接觀測證據」。

 

事實上,早在2017年,EHT就同時針對M87星系、銀河系中心的超大質量黑洞進行觀測。中研院表示,人馬座A星雖然比M87星系黑洞距離地球更近,但因為銀河系中心氣體擾動迅速,在觀測上難度更高。美國史都華天文臺暨亞歷桑那大學天文系及資科所的EHT科學家陳志均形容,「像在拍一隻追著自己尾巴跑的小狗」,很難取得清晰的照片,這也導致重建這張黑洞影像的難度比M87更高,需開發更複雜的校正技術及成像方法。

 

中研院天文所紀柏特博士比喻,「拍攝人馬座A星的過程,就像將一部電影總結為一張影像!」這些收集到的龐大觀測訊號必須透過世界各地的超級電腦運算,包含美國、加拿大、歐洲及臺灣,打造一個前所未有的黑洞模擬資料庫,與觀測結果作比對。最後透過多次模擬、調校,費時5年才得以成像,成功解開人馬座A星的黑洞謎團,讓世人真正看到這個「潛伏在銀河系中心的巨獸」。

 

中研院表示,根據廣義相對論預測,黑洞事件視界外的強大重力,足以彎曲光子的運動軌跡,在幾乎圓形的黑暗球狀陰影外,會有一圈明亮的光環。荷蘭阿姆斯特丹大學教授、EHT科學委員會副主席Sera Markoff表示,雖然M87與銀河系中心黑洞的質量與尺寸截然不同,「這兩個黑洞看起來卻非常相似」,皆具有黑洞剪影及光環的特徵。天文所副研究員淺田圭一(Keiichi Asada)也認為,未來可進一步測試重力如何於此極端環境中作用,這是比較和對照兩個黑洞的絕佳機會。

 

科技部自然司羅夢凡司長指出,科技部參與國際科研合作,長期穩定支持ALMA,透過EHT串聯世界各地的電波望遠鏡,讓臺灣為全球基礎科學的發展,做出重要貢獻。此外,包括中山科學院、臺灣師範大學、中山大學也大力支援,臺灣團隊深度參與,展現先進的科技與工程技術。

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