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17路(17LUBBS) · 看见更远的宇宙

事件视界望远镜是一台望远镜吗?

判定:不成立

一句话:不是一台。它是八座射电望远镜组成的甚长基线干涉阵列,分布在夏威夷、智利、西班牙、南极等地,通过原子钟同步记录、事后相关处理,等效口径约等于地球直径。这就是它能达到 31 微角秒分辨率的原因。

这个说法是怎么来的

「望远镜」这个词暗示单一镜面。而 EHT 的名字里虽然带「望远镜」,实际是一个协作网络。

VLBI 的原理

多台望远镜同时观测同一个源,各自记录波前的相位与时间,事后把数据做相关,就能合成一个等效于最大基线长度的孔径。角分辨率约 λ/B:1.3 毫米波长、一万公里基线,算出来就是约 31 微角秒。这个分辨率相当于在巴黎看清纽约的一份报纸。

难在哪里

需要所有站点天气配合(毫米波被水汽强烈吸收,帕瑞纳尔和南极的条件最好);需要氢原子钟把时间同步到纳秒级;每次观测产生 PB 级数据,物理硬盘要空运到同一地点做相关处理——因为网络带宽不够。

EHT 的基本参数
项目数值说明
站点数8 座2017 年 M87 观测时
最长基线约 10700 公里南极到西班牙
观测波长1.3 毫米 / 0.87 毫米两代观测
角分辨率约 31 / 20 微角秒对应两个波长

什么时候这个说法「有点道理」

2019 年 M87* 与 2022 年 Sgr A* 用的是同一套阵列,但数据处理难度不同:Sgr A* 的环在几小时内就会变化,而 M87* 的结构在几天内稳定。所以 Sgr A* 的图像需要更复杂的算法来对齐不同时段的快照。

依据

常见问题

为什么用毫米波不用可见光?

因为要穿透星系中心的尘埃和气体。可见光被完全挡住,毫米波可以穿出来。而且毫米波才能用地球尺度的基线实现微角秒分辨率。

为什么照片拍了几年才发布?

数据处理与验证耗时很长。EHT 用了四种独立的数据处理流程互相校验,确保图像不是算法造成的假象。这一步比观测本身更花时间。

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