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美華裔天文學家參與拍攝首張黑洞照片 講述背后故事

2019年04月12日 14:32 來源:中國新聞網 參與互動 

  中新網4月12日電 據美國僑報網報道,當地時間10日,被認為邁向人類天文學史里程碑的黑洞照片揭曉,引起全球各地民眾的關注。美國一位華人科學家參加了為黑洞拍照的“事件視界望遠鏡”(EHT)計劃,他就是來自亞利桑那大學的助理天文學家陳志均(Chi-Kwan Chan),也是“事件視界望遠鏡”(EHT)的軟件及數據小組召集人。


全世界200多位科學家合作完成的一項重大天文學成果——人類首張黑洞照片,北京時間4月10日晚在全球多地同步發布。事件視界望遠鏡合作組織供圖
全世界200多位科學家合作完成的一項重大天文學成果——人類首張黑洞照片,北京時間4月10日晚在全球多地同步發布。事件視界望遠鏡合作組織供圖

  對于看到黑洞的第一個感覺,陳志均指出,他已看過幾乎所有不同黑洞可能性的模擬影像,這張圖片的結果,和他們計算的結果幾乎一致,證實了愛因斯坦的相對論在極強引力下的預測。愛因斯坦的廣義相對論在100年前已預測出黑洞,科學家通過超級電腦計算了大量模型,這些模型和天文學家們看到的東西是一樣的,這是十分神奇的事。

  之后,德國天文學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)通過計算,證實了如果將大量物質集中于一個點,其周圍就會產生奇異的現象。當時,連愛因斯坦本人也沒有想到宇宙中真的存在黑洞。但隨著過去幾十年的天文觀測,天文學家有間接的證據證明黑洞的存在,但從來沒有人正式見到真正的黑洞。

  之前,沒有足夠技術拍攝黑洞

  黑洞有不同的尺度,此次,科學家拍攝的M87,是一個“超大型黑洞”。

  陳志均表示,黑洞吸入物體時有發生,但現在才有照片公開的原因為,科學家之前雖可以拍攝黑洞,但沒有足夠的解析度,所以,黑洞在照片中只有一個像素大小。但EHT的厲害之處,在于有足夠解析度去看到黑洞本身。

  陳志均透露,該張黑洞照片源于2017年的數據。雖然當天文學家增加拍攝黑洞的望遠鏡數量,就可以拍攝更多細節,但因為地球大小所限,解析度無法再增加太多,除非把其中一個望遠鏡放在太空,才可以得到更清晰的影像。

  2017年,EHT拍攝了不少黑洞,其中,只有兩個黑洞足夠大,能被EHT拍攝出來。其中一個是M87,另一個是銀河系中心的黑洞。但由于有一些星際物質阻隔,科學家比較難看到銀河系中心的黑洞成像。

  陳志均表示,將來,還有很多黑洞的研究可以做,其中的一個,就是改造影像重建算法,以拍出更佳的黑洞照。科學家還可利用偏振性,來分析黑洞附近磁場的結構。

亞利桑那大學(University of Arizona)助理天文學家陳志均(Chi-Kwan Chan)。(圖片來源:美國僑報網,亞利桑那大學供圖)
亞利桑那大學(University of Arizona)助理天文學家陳志均(Chi-Kwan Chan)。(圖片來源:美國僑報網,亞利桑那大學供圖)

  陳志均從小有興趣當科學家

  陳志均出身于香港草根階層,父母學歷不高,所以,他小時候不知天文,也不清楚物理,但他自小對科學感興趣,有興趣做科學家。

  陳志均成為科學家之路頗為曲折。在香港完成中五的課程(相等于美國的11年級)后,陳志均曾在得州逗留過2年,再到亞利桑那大學完成物理和數學本科學位,再在該校就讀物理博士學位,專注于天文學。畢業后,他曾到哈佛大學、瑞典的北歐理論物理研究中心,后來回到亞利桑那大學,成為助理天文學家。

  “事件視界望遠鏡”(EHT)計劃,已經實行了10至20多年。在研究生時期,陳志均已經開始用超級電腦模擬黑洞。大約在2年前,他正式加入“事件視界望遠鏡”計劃,開始做一些數據分析、影像成像等工作。

  此次拍攝黑洞的團隊有200多人,每個人的分工也不一樣。有些人負責望遠鏡的部分,有些人負責數據分析。現在,作為軟件和數據小組的召集人,陳志均主要設計和維持EHT的云計算設施。當有項目出現的時候,陳志均就要安排好工作,找人處理事項。陳志均說:“如果沒有人做的時候,就要自己做。”

  雖然陳志均不是數據分析和影像成像方面的召集人,但也是核心成員。他會和團隊的科學家一起分析,也幫忙寫出分析數據和影像成像的軟件。

  據報道,此次為黑洞照相,是全球性的項目,在2017年,共有8個望遠鏡參與。亞利桑利大學提供了2個望遠鏡,并有36人參加,參與教授級人物有8位,陳志均是其中一個。還有8名研究生,13名本科生,和7位望遠鏡職員參加。據陳志均所知,在美國,該項目只有他一位華人科學家和兩名華人學生參與。

【編輯:何路曼】

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