人类首张黑洞照片为什么高糊？

Question

如题所述

Answer 1

根据天文学家所了解的知识，要想提高望远镜的分辨率，我们可以做两方面的努力：一是降低观测频段光子的波长（等价于增强能量），二是增加望远镜的有效口径。这一次，通过VLBI技术对全球8个不同地方的望远镜进行联网，我们得到了一个口径达1万公里的望远镜，在VLBI技术相对成熟的射电波段之内，科学家们选择了能量最高的区域——毫米和亚毫米波段。

值得注意的是，此处的有效口径，其实取决于望远镜网络当中相距最远的两个望远镜之间的距离。2017年有8个亚毫米波望远镜加入了观测，2018年北极圈之内格陵兰岛的亚毫米波望远镜也加入其中，基线长度进一步增加，也进一步改善了望远镜的分辨率。

然而，尽管我们现在的亚毫米望远镜基线已经达到了1万公里，但空间分辨率刚达到黑洞视界面的尺寸，所以在科学家们观测的有限区域内，就相当于只有有限的几个像素。在《星际穿越》电影当中，天文学家基普·索恩设想的黑洞形象——包括吸积盘的许多具体细节——都通过技术手段呈现了出来，然而在真实的情况下，我们在照片中只能看到吸积盘上的几个亮斑而已。

随之而来的一个问题是，既然我们可以将两个望远镜放置得很远从而实现更高的分辨率，那么我们能否只用两个望远镜来完成黑洞照片呢？

很遗憾，不行。观测要求的不仅仅是分辨率，还有灵敏度——高分辨率可以让我们看到更多的细节，而高灵敏度则能够让我们看到更暗的天体。

Answer 2

这是一个很好的问题，现在天文学普遍认为几乎每个星系中心都有一个大质量黑洞，并且对于星系演化的作用机制是目前天文学的热点问题。其实还能引申出另一个问题，今天天文学可以基本认定，既然几乎所有星系中心都有一个大质量黑洞，但是为什么偏偏挑了M87。
第一个问题，先来看银河系吧，毕竟这是我们研究最多的一个星系。这是靠近银河系中心的一颗恒星S2的轨迹：
(1)可以从它的运行轨迹推定，银河系中心存在一个大约400万倍太阳质量的引力源。
(2)并且因为这个引力源强力的空间扭曲，这颗恒星在接近黑洞时发出的光出现了红移。
(3)对银河系核心几十颗恒星的位置探测，都能够指向银河系中心存在这样一个质量为400万倍太阳质量的不发光物体。
(4)这个在极小区域，拥有极大质量且不发光的物体是什么呢？从目前的物理和天文学理论来看，是黑洞。
(5)对于其他星系核心区的探测都发现了类似的现象，其核心必须存在一个不发光但是大质量的引力源才能够维持其核心结构，那最合理的答案是什么？所有星系的中心都有一个黑洞（当然，其他星系核心区，我们就没办法精确地分辨一颗颗恒星的运动了，证明黑洞存在的过程会更复杂，所以我这里选了银河系）。
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第二个问题，为什么选择了M87，其实原因有三点：
(1)根据诸多间接证据，M87中心存在一个巨型黑洞，质量大约是太阳的65亿倍（对比下银河系中心400万倍太阳质量的黑洞）
(2)这个黑洞出于高度活跃中，下面是M87核心的喷流，普遍认为是M87中心黑洞的活动所产生（也没有第二种机理可以解决这个现象了）。作为对比，银河系中心的内动目前是沉寂的，周围没有什么吸积盘或者喷流的存在。
(3)M87很近，小型望远镜就能在春季夜空里不太困难的找到。一个质量大，距离近，而且活跃的黑洞，自然吸引力很多天文学家的目光，包括这一次直接成像的研究。

Answer 3

第一个问题，先来看银河系吧，毕竟这是我们研究最多的一个星系。这是靠近银河系中心的一颗恒星S2的轨迹：
(1)可以从它的运行轨迹推定，银河系中心存在一个大约400万倍太阳质量的引力源。
(2)并且因为这个引力源强力的空间扭曲，这颗恒星在接近黑洞时发出的光出现了红移。
(3)对银河系核心几十颗恒星的位置探测，都能够指向银河系中心存在这样一个质量为400万倍太阳质量的不发光物体。
(4)这个在极小区域，拥有极大质量且不发光的物体是什么呢？从目前的物理和天文学理论来看，是黑洞。
(5)对于其他星系核心区的探测都发现了类似的现象，其核心必须存在一个不发光但是大质量的引力源才能够维持其核心结构，那最合理的答案是什么？所有星系的中心都有一个黑洞（当然，其他星系核心区，我们就没办法精确地分辨一颗颗恒星的运动了，证明黑洞存在的过程会更复杂，所以我这里选了银河系）。

Answer 4

因为距离太远，而且黑洞太黑了，花了那么时间和精力，可以拍到都是很好了。

Answer 5

因为人类不能在太过于遥远的距离中有过于高清的图片。