編者按
2019年4月10日,人類史上首張黑洞照片的發布震驚了全世界。這一具有里程碑意義的科學成就,凝聚了全球眾多科學家的智慧和努力。其中中國科學家也發揮了不可或缺的重要作用,他們的貢獻貫穿于整個探索和研究過程。
2019年4月10日,“事件視界望遠鏡”(EHT)團隊發布了M87星系核心黑洞照片,這是人類歷史上第一張黑洞照片,揭開了黑洞及其周圍環境的神秘面紗。
來源 | 中新網
這一具有里程碑意義的重大科研成果是全球200多位科研人員共同努力的結果,其中,16人來自中國大陸。他們在早期“事件視界望遠鏡”(EHT)國際合作的推動、觀測與實踐、數據處理和結果理論分析等方面作出了重要貢獻。
2019年4月10日,中國科學院上海天文臺天文大廈三樓,10位參與人類首張黑洞照片項目的科學家來到現場
來源 | 澎湃新聞
“事件視界望遠鏡”(EHT)董事會主席、德國馬克斯·普朗克射電天文研究所所長安東·岑蘇斯(Anton Zensus)說:“中國在這個項目中的參與是多方面的,我們與中國同事建立了廣泛的合作伙伴關系。”
“事件視界望遠鏡”(EHT)科學委員會主席、荷蘭奈梅亨大學教授海諾·法爾克(Heino Falcke)也表示:“在天文學、射電天文學、太空天體物理等領域,中國在這個全球項目中作出了非常重要的貢獻。”
早期EHT國際合作的推動
為了拍到黑洞照片,2017年,全球200多位科學家共同組成“事件視界望遠鏡”(EHT)合作組織。項目早期,中國科學院上海天文臺研究員沈志強積極投身其中。
沈志強
來源 | 新民晚報
沈志強長期鉆研高分辨率黑洞觀測以及黑洞物理理論與數值模擬。20世紀90年代,國內在相關觀測設備上十分匱乏,沈志強只能借助國外的甚長基線干涉測量(VLBI)網開展研究。
1997年,沈志強帶領國際團隊對銀河系中心人馬座A *進行了20余次VLBI 技術觀測。2005年,他在3毫米波段的觀測中,發現了銀河系中心存在超大質量黑洞的新證據,這一成果引發了國際同行的高度關注,并被評為2005年度中國基礎研究十大新聞。
隨著我國綜合國力提升,沈志強開始致力于推動國內相關觀測設備的建設。2012年,由他主持建設的上海65米天馬望遠鏡落成。這臺望遠鏡從立項到建成,歷經重重技術難關,沈志強帶領團隊經過無數次試驗與改進才攻克難題。建成后的天馬望遠鏡迅速成為國際 VLBI觀測網的重要成員,為后續中國加入EHT國際合作奠定了硬件基礎。
參與觀測與數據處理
在EHT項目的實際實施過程中,眾多中國科學家深入其中,貢獻出自己的力量。
江悟,中國科學院上海天文臺射電觀測基地駐站科學家,是親臨EHT觀測現場的中國科研人員之一。他積極組織上海65米望遠鏡參與東亞VLBI網在EHT觀測期間的協同觀測。2017年,他參與了天馬望遠鏡在13毫米和7毫米兩個長毫米波段對銀心共計8次以及對M87星系中央黑洞共14次的EHT協同觀測。
在觀測過程中,需要時刻關注設備狀態,確保數據準確采集。為了更好完成工作,江悟和同伴們冒險深入夏威夷火山口。那里,空氣稀薄、氣壓低,不僅要克服高原反應,還要應對復雜的觀測條件。
江悟
來源 | 上海科技公眾號
但面對這一切,江悟甘之如飴:“去那里觀測除了高原反應引起的氣喘和些許頭痛外,印象最深的是雖然在半夜觀測,大家都熱情高漲,工作時一絲不茍,通力合作。”
觀測結束后,江悟又投身到復雜的數據處理工作中。他搭建了中國科學院上海天文臺處理機平臺,使得圖像校準速度提升百倍。在銀河系中心黑洞Sgr A*的成像過程中,面對因隔著銀盤上的氣體和塵埃觀測而導致的諸多困難,該平臺發揮了關鍵作用,成為EHT項目中強大的計算平臺之一,承擔了一輪又一輪的成圖處理和算法迭代優化任務。
國際合作與推動
路如森研究員在國際合作與項目推動方面扮演了重要角色。
他長期深入參與EHT等國際合作項目,憑借豐富的經驗和卓越的領導能力,組織起科研團隊。他聚焦近鄰超大質量黑洞與噴流的高分辨率成像研究,積極推進EHT、東亞(亞)毫米波VLBI等合作項目,與馬普射電天文研究所成立伙伴小組,并牽頭數十名國際同行共同開展合作研究。
2019年4月10日,路如森在EHT上海發布會上介紹最新發布的人類首張黑洞照片
來源 | 新民周刊
為了方便各國科學家的工作,路如森經常在晚上與美國、歐洲的同行召開視頻會議,一覺醒來后又要處理郵箱中大量的待辦郵件。在項目推進過程中,他和團隊面臨諸多挑戰,但始終堅持不懈。
2017年,路如森與合作者對位于M87星系中心和銀河系中心的兩個超大質量黑洞開展首次成像觀測,并于2019年成功捕獲人類首張黑洞照片。
2021年和2022年又分別獲得M87星系中心黑洞偏振圖像以及銀河系中心黑洞的首張照片。
2023年,他牽頭國際團隊完成對M87黑洞及其周圍環境的成像研究,在新波段捕獲該黑洞照片,同時對黑洞周圍的吸積流和噴流一同成像,實現給活動星系核的“中央引擎”拍攝“全景照”的重大突破,研究成果在《自然》雜志發表,引發全球廣泛關注。
人類首張黑洞照片的誕生,中國科學家進行了全方位深度參與,從推動國際合作,到觀測實踐,再到數據處理分析,每一個環節都展現出中國科研力量的強大實力。他們的貢獻不僅為人類認識黑洞邁出重要一步,也激勵著更多后來者投身科學探索。
參考文獻:
[1]在世界黑洞研究的前沿占據一席之地[N].上海科技報,2024-02-21(001).
[2]中國科學院上海天文臺團隊談“黑洞攝影記”:人類既偉大又渺小[OL].新京報,2024-02-13.
[3]中國科學家為人類首張黑洞照片問世做出積極貢獻[OL].中國新聞網,2019-04-11.
[4]黑洞照片是怎么拍成的?中國參與者解密[J].新民周刊,2019(45).
[5]江悟校友:上海80后科學家參與拍攝黑洞 “科學數據很枯燥,結果很美”[OL].北京理工大學校友會,2019-04-17.
[6]換個“頻道”看黑洞:M87黑洞不再孤單![OL].中國科學院上海天文臺,2023-04-26.
中國科學家博物館出品
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