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事件視界望遠鏡(EHT)的天文學家目前正努力將其納入其黑洞觀測、行星大小陣列的每架望遠鏡都是一個特例。例如,墨西哥的大型毫米波望遠鏡是一個巨大的單碟,位於一座異常高的山頂上,更不用說它是該國任何型別的最大科學專案。 阿塔卡瑪大型毫米波陣列(ALMA)是一臺價值數十億美元的儀器,是世界上最強大的射電望遠鏡。
南極望遠鏡在幾個方面都是一個特例。 首先,最明顯的是:它位於南極。 這使得即使在天氣好的時候也很難到達那裡,並且在南極冬季完全無法到達。 但也有一些不太明顯的區別特徵。 例如,南極望遠鏡的設計初衷是用於研究宇宙微波背景輻射這一非常特殊的任務——這與事件視界望遠鏡(EHT)的天文學家希望它做的事情完全不同。
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這就是為什麼去年 12 月,亞利桑那大學圖森分校的天文學家和事件視界望遠鏡(EHT)合作者丹·馬羅內與幾位同事飛往南極。 他們的工作是安裝南極望遠鏡加入事件視界望遠鏡(EHT)觀測黑洞所需的裝置。
通常,南極望遠鏡的 10 米碟形天線將來自宇宙微波背景的極其微弱的輻射匯入到稱為輻射熱計的相機中。 馬羅內解釋說:“該相機實際上只是透過感測累積的光線使每個探測器升溫多少來測量來自天空特定方向的熱量。” 為了進行甚長基線干涉測量(VLBI),事件視界望遠鏡使用的技術,南極望遠鏡(SPT)需要一種不同的相機——一種單畫素儀器,用於記錄微波(特別是頻率為 230 GHz 的微波)撞擊望遠鏡的波形。 馬羅內解釋說,有了這個單一的高靈敏度畫素,“我們實際上可以記錄一個‘電影’,記錄來自我們目標的輻射在望遠鏡表面產生的電場。”
最終,在事件視界望遠鏡的完整觀測執行期間,世界各地的望遠鏡都將在 8 TB 硬碟陣列上記錄這樣的“電影”,然後將它們運回波士頓附近麻省理工學院的乾草堆天文臺,科學家們將在那裡使用稱為相關器的超級計算機,將所有站點收集的資料結合起來。
當馬羅內在 12 月 1 日離開圖森時,他的團隊已經向南極運送了 13 個板條箱的裝置。 當馬羅內於 12 月 9 日到達時,只有兩個板條箱在等他。 馬羅內說:“事實證明,在南極做任何事情從來都不是容易的。”
在最初的幾周裡,隨著貨物陸續運到,馬羅內和他的同事們盡其所能地工作。 空間很小,建築物正在建設中。 馬羅內說:“在我們到達那裡的頭一個半月裡,每天都有人在我們耳邊用乙炔焊槍焊接,空氣中瀰漫著奇怪的刺鼻菸霧。” 當最後一批零星貨物在 12 月下旬到達時,“我們可以真正起飛了,我們也確實這樣做了,”馬羅內說。 “那是非常漫長的一天。 我們會在早上 8 點或 8 點半蹣跚而出,回來吃午餐或晚餐,然後工作到午夜。 聖誕節、新年,都無所謂。”
一月中旬,馬羅內和他的團隊完成了安裝,並將改裝後的望遠鏡指向天空。 當地時間 1 月 16 日清晨,他們使用南極望遠鏡甚長基線干涉測量(VLBI)接收器獲得了第一束光,透過在天空中掃描他們的單畫素來製作影像,並用馬羅內的話說,“製作每個天空位置記錄的畫素值的地圖。”
由南極安裝人員簽署的官方第一束光影像是銀河系中心附近一氧化碳的地圖。
另一張影像描繪了 230 吉赫茲的月球。 馬羅內說:“你看到的不是反射光,而是從月球表面逸出的熱量。” “值得注意的是,在 1 毫米波段,新月比在光學波段更寬,因為剛剛失去陽光的月球部分仍在冷卻。 你還可以看到你習慣用肉眼看到的明暗區域的真實特徵。”
這些只是測試影像,但它們證明了允許南極望遠鏡加入事件視界望遠鏡的裝置是有效的。 下一步是將南極望遠鏡與另一臺遙遠的望遠鏡連線起來。 南極望遠鏡(SPT)和智利的阿塔卡瑪探路者實驗(APEX)望遠鏡在南極望遠鏡(SPT)記錄上述影像後不久一起進行了觀測,結果資料目前正在乾草堆天文臺進行分析。 如果“條紋”出現,這將是朝著使完整的事件視界望遠鏡(EHT)陣列準備好拍攝銀河系中心黑洞照片邁出的重要一步。


