美华裔天文学家讲述拍摄首张黑洞照片背后的故事

美华裔天文学家讲述拍摄首张黑洞照片背后的故事
2019年04月12日 17:40 中国新闻网

  据美国侨报网报道,当地时间10日,被认为迈向人类天文学史里程碑的黑洞照片揭晓,引起全球各地民众的关注。美国一位华人科学家参加了为黑洞拍照的“事件视界望远镜?#20445;‥HT)计划,他就是来自亚利桑那大学的助理天文学家陈志均(Chi-Kwan Chan),也是“事件视界望远镜?#20445;‥HT)的软件及数据小组召集人。

人类首张黑洞照片于?#26412;?#26102;间4月10日晚在全球多地同步发布人类首张黑洞照片于?#26412;?#26102;间4月10日晚在全球多地同步发布

  对于看到黑洞的第一个感觉,陈志均指出,他已看过几乎所有不同黑洞可能性的模拟影像,这张图片的结果,和他们计算的结果几乎一致,证实了爱因斯坦的相对论在极强引力下的预测。爱因斯坦的广义相对论在100年前已预测出黑洞,科学家通过超级电脑计算了大量模型,这些模型和天文学家们看到的东西是一样的,这是十分神奇的事。

  之后,德国天文学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)通过计算,证实了如果将大量物质集中于一个点,其周围就会产生奇异的现象。当时,连爱因斯坦本人也没有想?#25509;?#23449;中真的存在黑洞。但随着过去几十年的天文观测,天文学家有间接的证据证明黑洞的存在,但从来没有人正式见到真正的黑洞。

  之前,没有足够技术拍摄黑洞

  黑洞有不同的尺度,此次,科学家拍摄的M87,是一个“超大型黑洞”。

  陈志均表示,黑洞吸入物体时有发生,但现在才有照片公开的原因为,科学家之前虽可以拍摄黑洞,但没有足够的解析度,所以,黑洞在照片中只有一个像素大小。但EHT的厉害之处,在于有足够解析度去看到黑洞本身。

  陈志均透露,该张黑洞照片源于2017年的数据。虽然当天文学家增加拍摄黑洞的望远镜数量,就可以拍摄更多细节,但因为地球大小所限,解析度无法再增加太多,除?#21069;?#20854;中一个望远镜放在太空,才可以得到更清晰的影像。

  2017年,EHT拍摄了不少黑洞,其中,只有两个黑洞足够大,能被EHT拍摄出来。其中一个是M87,另一个是银河系中心的黑洞。但由于有一些星际物?#39318;?#38548;,科学家比较难看?#25581;?#27827;系中心的黑洞成像。

  陈志均表示,将来,还有很多黑洞的研究可以做,其中的一个,就是?#33041;?#24433;像重建算法,以拍出更佳的黑洞照。科学家还可利用偏振性,来分析黑洞附近磁场的结构。

亚利桑那大学(University of Arizona)助理天文学家陈志均(Chi-Kwan Chan)亚利桑那大学(University of Arizona)助理天文学家陈志均(Chi-Kwan Chan)

  陈志均?#26377;?#26377;兴趣当科学家

  陈志均出身于香港草根阶层,?#25913;?#23398;历不高,所以,他小时候不知天文,也不清楚物理,但他自小对科学?#34892;?#36259;,有兴趣做科学家。

  陈志均成为科学家之路颇为曲折。在香港完成中五的课程(相等于美国的11年级)后,陈志均曾在得州逗留过2年,再到亚利桑那大学完成物理和数学本科学位,再在该校就读物理博士学位,专注于天文学。毕业后,他曾到哈佛大学、瑞典的北欧理论物理研究中?#27169;?#21518;来回到亚利桑那大学,成为助理天文学家。

  “事件视界望远镜?#20445;‥HT)计划,已经实行了10至20多年。在研?#21487;?#26102;期,陈志均已经开?#21152;?#36229;级电脑模拟黑洞。大约在2年前,他正式加入“事件视界望远镜”计划,开始做一些数据分析、影像成像等工作。

  此次拍摄黑洞的团队有200多人,每个人的分工也不一样。有些人负责望远镜的部分,有些人负责数据分析。现在,作为软件和数据小组的召集人,陈志均主要设计和维持EHT的云计算设施。当有项目出现的时候,陈志均就要安排好工作,找人处理事项。陈志均说:“如果没有人做的时候,就要自己做。”

  虽然陈志均不是数据分析和影像成像方面的召集人,但也是核心成员。他会和团队的科学家一起分析,也帮忙写出分析数据和影像成像的软件。

  据报道,此次为黑洞照相,?#20392;?#29699;性的项目,在2017年,共有8个望远镜参与。亚利桑利大学提供了2个望远镜,并有36人参加,参与教授级人物有8位,陈志均是其中一个。还有8名研?#21487;?3名本科生,和7位望远镜职员参加。据陈志均所知,在美国,该项目只有他一位华人科学家和两名华人学生参与。

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