去年4月,一张“高糊”的黑洞照片横空出世,给大家留下了一个红色甜甜圈的印象。将近一年之后,3月18日,哈佛-史密森天体物理学中心在《科学-进展》期刊上发表了关于这张历史性照片的最新细节模拟。照片上看似只有一个光环,其实是由无数子光环嵌套而成的,这也符合广义相对论的预言。领导该项研究的迈克尔约翰逊(Michael Johnson)也是首张黑洞照片摄影师事件视界望远镜(EHT)的成员。他解释道,这是因为,光在到达望远镜之前,已经绕着黑洞转了很多圈,形成难以计数的光子轨道。随着轨道数增加,越来越靠近黑洞阴影的边缘,光环的宽度就呈指数级地变窄,最终微弱得可忽略不计。

  黑洞照片由一系列越来越窄的子光环嵌套而成根据爱因斯坦引力场方程的计算,如果大量物质集中于空间一点,奇点周围会形成时空扭曲的“视界”,一旦进入这个界面,连光子也无法逃逸。因此,黑洞的本体是无法看见的,隐藏在照片中间的黑暗中。不过,我们能追溯到光子消失的“视界”外围,那里有被吸积成一圈的炽热气体,因湍急流动而摩擦发光。在这些复杂嵌套的光环中,我们得以一窥光被极端引力弯曲后形成的复杂亚结构。它们也是黑洞的特征“指纹”。通过计算机软件模拟出高精度的黑洞图像,分解为一层层的子图像,哈佛-史密森天体物理学中心的研究人员发现了理论与现实照片的吻合性。他们认为,根据黑洞层层光环的大小和形状,科学家们有望计算出黑洞的质量和自旋性质。然而,这些子光环在照片上根本无法肉眼分辨出来,到底要如何掌握它们的细节信息□□?EHT是由分布在世界各地的8台望远镜组成阵列,联合观测,形成一个有效口径等于地球直径的大望远镜。约翰逊表示,要想“拍”清楚子光圈,却不需要这么多望远镜,只需两台望远镜距离隔得足够远,形成干涉就行。他判断,让一台太空望远镜与地上的EHT打配合,就能得到清晰的子光环信号。

  研究人员认为,EHT增加一台地球轨道望远镜能得到n=1的效果,而月球望远镜能得到n=2的效果。