2019年4月11日 星期四

黑洞怎麼拍到? - 瘋狂科學家的天文大夢

第一張黑洞影像

外太空、外星人、黑洞、宇宙……一直以來都是人類好奇、探索的課題,人從哪裡來? 會往哪裡去? 是科學,也是哲學。

大約十年前(2009 年),美國國科會將不再使用的 ALMA 原型機釋出,公開徵求科學家的提案。中研院和哈佛合作「觀測黑洞」的提案獲得接受,順利取得了這台望遠鏡。然而想要用望遠鏡看到黑洞,需要極佳的解析度,技術門檻很高,觀測地點的選擇也有諸多考量。科學家們來回推敲,終於找到一個瘋狂的地點 - 格陵蘭。

2011 年,格陵蘭望遠鏡的瘋狂計畫啟動,研究團隊來到格陵蘭的峰頂站台基地 (Summit Camp),先擺放大氣透明度的測量儀器,驗證當地是理想的天文觀測地點。隔年,中研院團隊來到新墨西哥州的小鎮-一個印地安人居住的沙漠地區,花了三個月的時間拆卸ALMA 原型機,而那裡正是電影《接觸未來》的場景 - 甚大望遠鏡陣列 (VLA, Very Large Array)。

隨後又面臨許多挑戰、克服許多技術上的問題,終於在2017 年 7 月 24 日(計畫開始後六年),將望遠鏡在格陵蘭觀測地點組裝完成,並於年底開光,經過幾個月的調校,在2018年,格陵蘭望遠鏡參加正式觀測,成功與夏威夷的次毫米波陣列 (SMA)、智利的阿塔卡瑪毫米波與次毫米波陣列 (ALMA) 連線觀測。利用特長基線干涉技術,三組大型望遠鏡形成接近地球那麼大的大三角形,相當於一個超大望遠鏡,有機會拍攝到黑洞的照片。

EHT(事件視界望遠鏡)的合作計劃共有來自世界各地200多位研究人員參與。中研院除了參與8座中的3座觀測站,在北極建造的這座「格陵蘭望遠鏡」 已經在 2018 加入 EHT的觀測。目前觀測資料正在處理當中。預期由於格陵蘭望遠鏡的加入,EHT 的解析能力將最多可以提高到10倍。

格陵蘭望遠鏡計畫執行負責人、中研院研究員陳明堂說,看星星固然浪漫,但是科學家更關心的是「地球和太陽系的關係」、「地球是怎麼來的」這些問題。求知的過程中,得到了答案,會讓人感到安心。他也說,看見黑洞是驗證人類的理性推理。空間裡面為什麼可以出現一個大洞,是不是有異度空間,很難理解。知道黑洞存在,可證明我們用的方法是對的,可用同樣的理論探究其他事情。

一個勇於挑戰未知的新嘗試,一個天文學家與人類的大夢,一個振奮人心的故事。

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2005年,我與好朋友旅行到美國新墨西哥州,為了Judie Foster(主演電影《接觸未來》),我們在一無所有的沙漠中開了好久的車,說什麼也要一訪VLA,也就是上面所提格陵蘭望遠鏡ALMA原型機原先所在地。到達VLA時已近黃昏,趕在Visitor Center關閉前圓夢。在這裡跟各位分享當時我拍下的幾張照片,沙漠曠野中,巨大的天線陣下,我似乎也走了一趟電影中異次元時空的追尋之路。









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事件視界望遠鏡(EHT)觀察 重點整理
中研院事件視界望遠鏡記者會重播:

這部三分鐘的影片,用很淺顯清楚的方式講解黑洞,小朋友也可以明白。

  

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