您可能還有印象,今年4月我國的中研院參與了史上第一次以事件視界望遠鏡(EHT)團隊以直接成像的方式「給黑洞拍照」發表會,這是人類第一次得以親眼看見黑洞的輪廓。然而,美國國家太空總署(NASA)科學家最近依據觀測結果,繪製了新的黑洞外觀「高解析度」動態圖,更清晰地說明黑洞的運作機制。

今年4月,包括我國中研院研究團隊,橫跨12國、共34個科學家團隊組成與地球直徑一樣長的陣列「事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope, EHT)」經過長達7年的努力,成功以直接成像的方式拍到了位於M87星系中心的超大質量黑洞。這也是人類首次得以目視到黑洞的樣子。

根據當時拍攝到的畫面,科學界再次驗證了愛因斯坦的廣義相對論,在照片中,環繞黑洞周邊的光也會被黑洞本身的質量產生的重力所彎曲,而在黑洞周圍形成宛如甜甜圈的光環。

雖然科學家已經利用特長基線干涉技術連接世界各地望遠鏡,使事件視界望遠鏡實際上是一個超大「虛擬望遠鏡」,但黑洞距離我們實在太遠,就算望遠鏡解析度已達到現有科技的極限,在當時仍有許多人第一時間的反應是:這照片非常模糊,看似個發光的甜甜圈。

今年4月10日,由12國共34個科學家團隊共同完成了人類首度直接觀測黑洞的成就,此為當時拍下的黑洞畫面。 圖 / 翻拍自中研院臉書粉專

NASA科學家們似乎也覺得光憑當時拍攝到的照片「太糊了」,很難讓一般人想像黑洞扭曲周邊環境的壯闊氣勢,無法想像科學家的感動,因此他們最近製作了「高解析度」的新黑洞外觀動態模擬圖,希望未來望遠鏡解析度持續提升,能直接看到宛如這張模擬圖一般驚人的黑洞影像。

在這張NASA所公布的模擬動態圖中,可看到正中間有個洞,那就是事件視界(Event Horizon),外圍像水流一樣環繞著黑洞的光環,就是被重力吸引過去的物質(吸積盤)摩擦發出的輻射,其中氣體在最靠近黑洞的內環以接近光速的速度旋轉,外環氣體旋轉較慢。

如果從黑洞側面看,可見左側似乎比右側還要亮一些,這是因為左側氣體從「黑洞後方」朝我們移動,右側氣體則遠離我們,所以根據相對論性都卜勒效應,左側亮度應有提高;如果今天我們看的是黑洞正面,就無法瞧見這種不對稱性了,因為沒有材料沿著我們的視線移動。

至於圖中頂部的光,實際上是從黑洞後面發出,百年前,愛因斯坦描述了重力會扭曲時空結構的現象,但直到如今才有這些精緻的模擬,幫助我們稍微理解愛因斯坦到底在想些什麼。未來,事件視界望遠鏡預計觀測波長將從1.3mm 縮短至0.4到0.8mm,等於解析度再提升10倍,期待第二張黑洞照片得到更多喝采。

美國太空總署(NASA)科學家製作了高解析度的動態圖片,更清楚地顯示出光線是如何受到黑洞引力的影響。 圖 / NASA

【平傳媒/記者林旻信報導】