黑洞

所以,地面的天文观测大多只能在最终透射经过大气层能够到达地表的波段进行,比如大部分无线电波段和可见光波段,分别对应射电望远镜和光学望远镜观测所在波段。(亚)毫米波段和部分光学波段透射率也很低,需要选择在合适的台址(一般是高海拔、干燥、气候条件稳定)或者大气层外观测,而红外和高能观测因为几乎完全不能透射到地表则最好是在地球大气层外观测。

EHT(eventhorizontelescope.org)是一个集合了全世界具备(亚)毫米波观测能力的VLBI台站组成的口径如地球直径大小的超大干涉阵(图2)。目前已经有覆盖地球南北两极、南北美洲和欧洲等地的望远镜参与进来。主要工作频率在230GHz附近(4G手机通信中间频率约2.3GHz),对应波长1.3毫米。这个项目从2006年最初开展测试实验到现在发展成囊括台站观测、数据处理、理论分析、仿真模拟、结果发表以及对外发布等分工协作、组织严密的超过200人参与的国际性大科学工程。自从位于智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)作为一个VLBI台站参与到EHT观测中以后,EHT的灵敏度得到很大的提升,使得对银河系中央黑洞和M87星系中央黑洞成像成为可能。

 

图2. EHT台站全球分布图[1]。ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) 阿塔卡马大型毫米波阵(~37×12m),位于智利;APEX(Atacama Pathfinder Experiment)阿塔卡马探路者实验望远镜(12m),位于智利;CARMA(Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy )毫米波天文学研究用组合阵列 (8×{10.4,6.1}m) ,位于美国加州;CSO(Caltech Submillimeter Observatory)加州理工学院次毫米天文台 (10m),位于夏威夷; GLT(Greenland Telescope)格陵兰望远镜 (12m),位于格陵兰西北部; IRAM(Institut de Radioastronomie Millimétrique)毫米波射电天文所的30米毫米波望远镜 (30m),位于西班牙;JCMT(James Clerk Maxwell Telescope)麦克斯韦望远镜 (15m),位于夏威夷;KP (Kitt Peak National Observatory) 基特峰国家天文台 (12m),位于美国亚利桑那州;LMT(Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano)大型毫米波望远镜 (32.5m),位于墨西哥;NOEMA ( Northern Extended Millimeter Array) 北方扩展毫米阵列 (12×15m),位于法国;SMA(Submillimeter Array)亚毫米波望远镜 (7×6m),位于夏威夷;SMT(Sub-Millimeter Telescope) (10m),位于美国亚利桑那州;SPT(South Pole Telescope)南极望远镜 (6m),位于南极。

2017年开始,EHT决定协调组织整个阵列的联合观测,考虑到对天气条件极其苛刻的要求和南北半球的气候差异,观测时间选定在每年的4月份前后,视天气条件遴选出5天实施观测。届时全球各合作单位、望远镜所属机构积极响应,为每年这5天观测提前精心策划,保障观测万无一失。上海天文台作为国内VLBI方向的牵头单位,也是东亚地区东亚天文台所属望远镜詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜(James Clerk Maxwell Telescope,JCMT)VLBI运营支持方之一,每年JCMT在EHT观测期间,我们都会前去台站现场和其他国际同行一起执行观测,因此有幸在台站观测这个重要环节参与其中,感受到EHT先进的前沿技术、科学的严谨、工作做到极致的态度和国际分工合作之间的默契。


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