中研院團隊克服萬難,揭開未知黑洞的謎

分享文章

科學界探尋黑洞不曾停止,2017年,人類拍到第一張M87黑洞的照片震撼了科學界,一年後由台灣中研院主導的格陵蘭望遠鏡,再次拍攝到M87黑洞的照片,也發現了更多值得研究的題材。中研院天文所今年首度公開這張照片,同時也宣布未來將持續揭開黑洞神祕的面紗!

中研院首度公開照片 揭開黑洞神祕面紗

中研院天文所的會議室坐滿了天文迷,各個年齡層、各種國籍,他們都是為了黑洞的最新影像而來。

2017年這張M87黑洞照片驚動了全世界,這是人類第一次看見黑洞。(圖/獨立特派員)

中研院天文所博士後研究紀伯特表示,2017年黑洞的尺寸是40μas,2018年黑洞的尺寸也有40μas,所以總相對論仍然是正確的。再次看見黑洞,發現它的尺寸沒有改變,但周圍的亮點逆時針旋轉大約30度。

中研院天文所研究員陳明堂說:「這兩年影像比較起來發現,這電漿體實際上是會轉的、會移動的,它是一個動力系統,這很有趣。」科學家談起黑洞,眼神總是閃閃發光,這個科幻電影反覆出現的題材,也是科學家們追逐的對象。

黑洞會吞噬萬物、與地球存在時間差,這些科幻電影的情節,都是科學真實的研究成果。人類只能以照片一窺黑洞的真實面貌,而之所以選擇M87黑洞拍攝,是因為它夠大、質量是太陽的一百萬倍以上,不過成因至今還是個謎。

集結全世界天文高手!黑洞是如何拍到的?

看似甜甜圈的謎樣黑洞,距離地球5500萬光年,相當於5500個銀河系。那麼遠的距離,要拍到黑洞,並非只靠中研院一座望遠鏡,而是集合了全世界的天文高手合作的EHT事件視界望遠鏡。

中研院天文所研究員陳明堂說:「EHT全名是 Event Horizon Telescope,它是一個用全世界不同國家、不同地區、不同單位的電波望遠鏡去組成的。」EHT在全球有11座望遠鏡,這次拍攝M87黑洞,有夏威夷、智利、墨西哥、西班牙、南極及格陵蘭,一共9座望遠鏡合作,每個點就是一個望遠鏡正在收集光線,有越多的點,代表同時間有越多收集光線的部分,所以效率會變高。

其中夏威夷、智利及格陵蘭望遠鏡,台灣都有參與,格陵蘭望遠鏡更是第一次加入EHT觀測。(圖/獨立特派員)
9座望遠鏡連線,模擬出跟地球一樣大的望遠鏡,而這些望遠鏡跟光學望遠鏡不同,它們其實是天線,收的是無線電波。(圖/獨立特派員)

中研院天文所技師韓之強說:「無線電波的訊號需要經過後段的處理,即使解譯出來的訊號,也對科學家沒有用,一般人沒有辦法直接判斷出來是什麼。要經過後面的運算,把它變成我們看到的黑洞影像。」要把無線電波變成影像,每秒鐘4張藍光光碟的資料量,大到無法用網路傳輸,光是運送硬碟就得花大半年,在超級電腦中組合起來,至少需要6個月去執行。

觀測工作艱難 一張黑洞照片要花五年分析?

大量資料透過校準團隊、分析團隊的作業,花了5年才產出黑洞照片,目前還有兩百多位科學家,正在研究背後的數據資訊。來自日本的研究員松下聰樹,來台已經20年。為了看見黑洞,從日本跑到夏威夷蓋望遠鏡,之後還去了智利,2010年加入格陵蘭計畫,跟著中研院團隊花了8年,把望遠鏡搬去北極!為了適應極地氣候,望遠鏡必須重新設計、改裝,先在美國組裝試驗,再長途跋涉運到格陵蘭。

2018年,格陵蘭望遠鏡終於完工,建造完成5個月後,正式加入EHT的觀測任務。雖然可以遠端操作,工作人員每年還是要去兩次格陵蘭維護望遠鏡。在北極工作,第一件要克服的困難就是氣候,攝氏零下42度低溫之外,每年10月到3月還有沙塵暴,就連每年3到4個月的永夜,也是困難之一。

艱難的觀測工作,不只有男性參與,格陵蘭望遠鏡計畫,也有幾位女性。這群追逐黑洞的科學家,夢想不止於此,他們還要把這座望遠鏡,搬上格陵蘭的冰原峰頂。

要登上3200公尺的峰頂,得靠這種大型雪橇,載著拆解後的望遠鏡在冰原上慢慢前進。(圖/陳明堂)

送到峰頂需要兩年的時間,再經過一年組裝調校,預計2028年開始觀測,到時候望遠鏡從北極的高點,就可以更清楚觀測到黑洞的光子環。中研院天文所研究員陳明堂表示,從光子環的形狀可以直接去探討,黑洞的自轉是在時空裡面的自轉,且它會拉著空間、拉著時間在轉動。

科學家們費盡千辛萬苦追逐黑洞,也讓未來有了更多可能。格陵蘭望遠鏡花了8年建置、5年觀測,這群科學家克服萬難,終於一窺5500萬光年外的黑洞,他們還要再花5年往峰頂前進,更進一步揭開未知黑洞世界的謎。


黃郁婷/編輯

林珍汝 / 採訪報導賴振元 / 攝影

最新專欄

loading...