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为了与黑洞“一见”,人们花了多少钱?

探秘黑洞:人类史上首张黑洞照片公布

2019年4月10日,EHT项目主任施帕德·多尔曼在美国华盛顿展示人类史上首张黑洞照片。图片来源:视觉中国

记者 | 潘金花

北京时间4月10日21点,在全球数十亿人的热切期盼中,距离地球5500万光年、65亿倍于太阳质量的室女座星系团超大质量星系Messier 87(M87)中心黑洞首次被人类拍下了“真容”。

在来自非洲、亚洲、欧洲、北美洲、南美洲的200余名研究人员的共同努力下,“事件视界望远镜(EHT)”项目历经多年筹备后,在2017年4月通过甚长基线干涉测量(VLBI)技术,连接分布于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极的8处射电望远镜,正式开始拍摄M87中心黑洞,以及距离地球2.6万光年、位于银河系中央的超大质量黑洞人马座A*。

EHT项目主任、来自天体物理中心、哈佛大学及史密松宁学会的施帕德·多尔曼(Sheperd S. Doeleman)说,上一代人认为不可能做到的事如今已经实现,技术的突破、全球顶尖射电天文台之间的合作、创新的算法汇聚到一起,打开了一个关于黑洞和事件视界的全新窗口。

美国哈佛大学理论物理学家亚伯拉罕·洛布(Abraham Avi Loeb)这样形容“揭黑”:“百闻不如一见,一图抵千言。”

那么,为了这难得的“一见”,人类究竟投入了多少资金?

这要从“洗照片”的难点说起。为拍摄黑洞,EHT项目构建了一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜,如果将地球大小的望远镜想象成一颗巨大的迪斯科球,每一面镜子收集的光线组合成一幅完整的图像,那么EHT项目就相当于一颗由数面镜子组成的迪斯科球,必须经由超级计算机处理,才有可能填补空缺的部分,明悉黑洞的物理特征。

给黑洞拍照是一个“拼图”的过程。图片来源:FT

负责分析观测数据之一的德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯(J. Anton Zensus)表示,整个过程充满挑战。在观测、分析、制作黑洞图像时,科学家不仅要克服恶劣天气,还要编写算法用于图像生成和重建,并计算比较衍生图像模型。

EHT科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克(Heino Falcke)介绍说,EHT项目一共记录了4000万亿字节的数据,动用了超级计算机,在地面上每一个实体望远镜上安装了冷原子钟,如果没有大量科学家通力协作,人类永远无法一睹黑洞的真容。

因此在EHT项目的官网上,我们能看到来自全球各地的资金提供方,如美国国家科学基金会、欧盟欧洲研究理事会、以及多家东亚地区的供资机构。10日,美国国家科学基金会表示,基金会在20年间共为EHT研究与黑洞观测直接投入了超过2800万美元资金,是EHT项目的最大供资方。

欧盟委员会也在当天发布声明称,欧洲研究理事会共为EHT项目合作方、BlackHoleCam项目的三支研究团队资助了1400万欧元(约1580万美元),其中一支研究团队正是由EHT科学委员会主席海诺·法尔克带领,另外两支团队的负责人则是马克斯·普朗克射电天文研究所的迈克尔·克雷默(Michael Kramer),以及法兰克福大学的卢西亚诺·雷佐拉(Luciano Rezzolla)。

据美联社报道,EHT项目“拍下”首张黑洞照片预计花费了5000万至6000万美元。相比之下,美国国会在2019年拨给国家航空航天局(NASA)的预算是215亿美元,而特朗普计划修筑的美墨边境墙的成本为57亿美元。

随着首张黑洞“证件照”问世,EHT项目也在官网上展望了未来,表示全体科研人员将尽全力提供可以实现的最高清图像,朝着更高的分辨率迈进。目前,这个“地球级”望远镜的分辨率,相当于让大家在纽约数一颗位于洛杉矶的高尔夫球上有多少个小坑。

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