本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
幾個月前，我去了馬薩諸塞州的劍橋，拜訪了事件視界望遠鏡團隊，發現專案負責人謝普·多爾曼剛剛完成了一項重大采購。他和他的同事們剛剛完成了一筆交易，購買了兩臺氫邁射器，這是目前最精確的原子鐘之一。他臉上帶著剛買新房的人那種疲憊的自豪。“我們今天在時鐘上花了 50 萬美元，”他說。“問問我現在幾點了。我敢說。”
愛因斯坦告訴我們，時間是靈活的。但這並不意味著時間無關緊要。如果你要拍攝黑洞的照片，你必須痴迷於精確的計時。我們已經介紹了事件視界望遠鏡的基本設計：世界各地的射電天線同時觀測黑洞，給它們收集的資料蓋上時間戳，然後天文學家再將所有這些資料關聯起來，以模擬單個行星大小的天線的效能。為了匹配來自各個望遠鏡的資料，你必須精確地知道，在微秒的幾分之一之內，何時具體的電子撞擊了特定的望遠鏡。因此，要參與事件視界望遠鏡的觀測，望遠鏡必須在現場配備原子鐘。然而，原子鐘不一定是標準的射電望遠鏡裝置。事件視界望遠鏡的天文學家現在面臨的一項重大任務是，為那些沒有原子鐘的望遠鏡配備合適的時鐘。
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多爾曼那天在劍橋採購的時鐘之一，是運往墨西哥的大型毫米波望遠鏡，這是一個 50 米的拋物面天線，應該可以作為事件視界望遠鏡北美和南美天文臺之間的有用的墊腳石。四月下旬，多爾曼、邁射器製造商 Microsemi 的技術人員帕特里克·歐文斯和我與那個時鐘會合了。我們三人前一天分別飛往墨西哥城。今天，我們和其他幾個人將把這個價值 25 萬美元的儀器運送到普埃布拉的內地，把它開到一座 15,000 英尺的死火山的山頂，並將其安裝在世界上最大的毫米波望遠鏡 LMT 中。
氫邁射器幾天前已運抵Instituto Nacional de Astrof?sica ?ptica y Electr?nica (INAOE) 的校園。INAOE 與馬薩諸塞大學阿默斯特分校一起運營 LMT。當我們到達 INAOE 的度假式校園時，邁射器正在高架區等待，那是一棟位於周圍最高山丘頂部的機庫大小的建築物。邁射器是一個黑色金屬盒子，大小和加油站的 ATM 差不多，但它裝在一個人造木板箱裡，上面佈滿了海關表格、警告（“機械中的危險物品”）以及傾斜指示器，這是一種可以揭露任何將箱子傾斜超過 30 度的行李搬運工的小型貼紙水平儀。
我不確定將邁射器吊入運輸卡車的年輕叉車司機被告知了多少關於他貨物的資訊，但這肯定是他職業生涯中受到最密切關注的操作。有六個人用他們的 iPhone 記錄了操作過程，就好像他正在搬運約櫃一樣。但天文學家們多年來一直在談論在 LMT 中安裝原子頻率標準，所以這是一個重要的時刻。這是實現事件視界望遠鏡最終目標——對銀河系中心的黑洞人馬座 A* 成像的必要步驟。這也是一項精細的任務：將邁射器掉落超過六英寸，它就會變成一個毫無用處的 500 磅重的金屬塊。
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像所有時鐘一樣，氫邁射器會產生嚴格的週期性振盪——在這種情況下，是氫原子中超精細躍遷產生的 1420 兆赫茲的音調。多爾曼是這樣描述的：“你把一群處於激發超精細態的氫原子聚集在一起……你把這些原子收集到一個燈泡中。讓所有這些原子處於相同的能量狀態，然後當其中一個原子發射時，它們都被激發以相同的波長髮射，就像雷射一樣。”燈泡內部或附近的接收器檢測到 1420 兆赫茲的音調，將其放大，然後用它來控制石英振盪器的輸出。隨著時間的推移，如果石英和氫的振盪開始發生漂移，邁射器會施加一個電壓來校正石英振盪器。“在長時間尺度上，晶體被校正以始終回到氫所做的事情。那是相位鎖定。”
氫過程非常穩定，邁射器每 1 億年只會漂移大約一秒鐘。當需要組合不同望遠鏡收集的資料時，這種穩定性至關重要。“通常我們使用 GPS 將[所有望遠鏡]同步到遠好於微秒的精度，”多爾曼說。“我們真正需要邁射器的原因是，在 VLBI 積分時間內，我們需要非常高的穩定性。我們使用邁射器來記錄撞擊天線的入射波的相位。如果邁射器不穩定，那麼這會直接轉化為記錄波的相位的抖動。想象一下，你有一個來自黑洞的正弦波。它在智利和加利福尼亞州被接收。如果你有完美的相位記錄，那麼當你將它們關聯在一起時，你會得到很大的相關性。問題是，當你記錄一個抖動的東西時——頻率的相位相位稍微變化——當你去關聯它們時，你就會開始沖淡你的訊號。邁射器必須足夠穩定，以避免這種情況發生。”
當我們的原子鐘車隊離開 INAOE 校園時，邁射器穩定性的最大威脅是前方 80 英里的道路。多爾曼、歐文斯、一個從墨西哥城來的兩人電影攝製組和我擠進了一輛 SUV，跟在載著邁射器的氣墊卡車後面駛出校園大門。不久，我們到達了一條坑窪不平的高速公路，並開始緩慢行駛。每小時三十公里。每小時四十公里。我們可能應該因為開得太慢而收到罰單。有人算了算，按這個速度到達山頂大約需要八個小時，所以一旦道路好轉，我們就加速到了一個可觀的速度。幾個小時後，我們轉離高速公路，駛入了一條當地的雙車道公路。內格拉山是遠處的棕色巨塊；LMT 巨大的銀色拋物面天線像一顆金屬櫻桃一樣坐落在山頂上。
通往山頂的道路是一條經過美化的 4X4 路徑。我們在蜿蜒的小路上顛簸了似乎幾個小時，穿過鬆樹林和羊群，經過巨大的龍舌蘭仙人掌和在驢背上搬運木柴的農民。就在樹線之上，雪花開始飄落。很快，雪就猛烈地拍打著車窗。當足夠的雪或霧降臨在山上時，人們會被困在山頂，所以天氣的變化是匆忙的理由。
我們儘可能快地攀登，經過大約兩個小時的越野行駛，我們到達了山頂。當我們一駛入望遠鏡底部的碎石停車場時，工人們就開始用繩子把邁射器綁在一臺看起來可以吊起戰列艦的起重機上。起重機操作員將板條箱吊到卡車上方，司機將卡車倒出了路。多爾曼說：“我們起飛了！”
也許只是因為海拔的原因，當起重機操作員將邁射器降到地面時，似乎沒有人能好好呼吸。不過，這個人很厲害，大約一分鐘後，他像放在羽毛枕頭上一樣放下了時鐘。工人們帶著手推車和膠合板蜂擁而上，使路面平穩，幾分鐘之內，他們就把邁射器推到了望遠鏡的貨艙裡。
脈澤花了兩天半的時間才預熱完畢。在此期間，來自麻省理工學院海斯塔克天文臺的 Jason SooHoo、墨西哥國家天文光學研究所（INAOE）的天文學家 Jonathan Leon-Tavares、墨西哥國立自治大學(UNAM)射電天文學和天體物理中心 (CRyA) 的研究生 Gisela Ortiz 以及 Doeleman 著手將脈澤連線到 LMT 的神經系統中。他們將電纜從一層樓拉到另一層樓，在裝滿鍍金聯結器的箱子中翻找，並對示波器的讀數感到困惑。最終，一天早上，脈澤控制面板上的綠色閃爍燈停止了閃爍。大型毫米波望遠鏡（LMT）的脈澤“鎖定”了，這意味著石英的振動與機器銅腔內氫原子的頻率同步了。
那時，馬薩諸塞大學阿默斯特分校的 Gopal Narayanan 也到了，他自從 LMT 還只是一個夢想時就開始參與這個專案。他將與 Leon-Tavares 和 Ortiz 一起，開始與美國境內的甚長基線陣列（VLBA）協同進行觀測。這些觀測有幾個目標。其中一個是使用新安裝的時鐘對 LMT 進行除錯。另一個是開始使用視差測量到銀河系中心的距離的過程。
在 EHT 能夠拍攝到人馬座 A* 的照片之前，LMT 需要一個能夠以 1 毫米波段進行觀測的接收器——這個波長的光應該可以產生黑洞事件視界的影像。這是今年晚些時候或明年年初的專案。隨著事情的進展，我們將會提供更多的資訊。