超大質量黑洞影像更清晰！事件視界望遠鏡實現最高解析度觀測

想拍攝更清晰的黑洞影像，除了打造比地球更大的「虛擬」望遠鏡還有什麼辦法？我們可以透過觀察較短波長光實現目的──最近事件視界望遠鏡（EHT）做了這件事。

事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope，EHT）是一個以甚長基線干涉測量（VLBI）技術串連全球各地多個電波望遠鏡的「虛擬望遠鏡」，由於 EHT 口徑相當於地球大直徑，因此達到極高解析度，並成功於 2019、2022 年分別發布位於 M87 星系、銀河系中心的 M87*、Sgr A* 超大質量黑洞直接成像照。

這 2 張黑洞照也是迄今為止從地面拍攝最清晰的黑洞影像，想更進一步提升解析度，只能想辦法再擴大虛擬望遠鏡口徑，比如結合太空望遠鏡或月球望遠鏡，或者採取另一種不同方法：觀察更短波長的光。

之前，研究團隊都是在 1.3 毫米波長（230 GHz 頻率）下觀測 M87*、Sgr A* 超大質量黑洞，我們看見因黑洞引力彎曲光而形成的明亮環仍然模糊，現在科學家首次利用 VLBI 技術於 0.87 毫米波長（345 GHz 頻率）下觀測黑洞，帶來前所未有、色彩增強的高解析度影像，使黑洞照片清晰度提升 50%。

▲ 黑洞在不同波長觀測下的解析度差異。（Source：歐洲南方天文台）

要利用 VLBI 技術進入亞毫米觀測範圍（波長介於 0.1～1,000 毫米的電磁波）一直是個巨大挑戰，因為大氣水蒸氣吸收的 0.87 毫米電磁波比 1.3 毫米電磁波還多，會導致地面電波望遠鏡更難接收來自黑洞的較短波長訊號。

為了證明事件視界望遠鏡可以在 0.87 毫米波長處進行探測，團隊挑了個遙遠明亮的星系進行測試。

首先，科學家未使用完整 EHT 陣列，而是串連 2 個較小子陣列，包括：阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）、阿塔卡馬探路者實驗（APEX）、IRAM 30 公尺望遠鏡、北方擴展毫米波陣列電波望遠鏡（NOEMA）、格陵蘭望遠鏡、夏威夷次毫米波陣列望遠鏡（SMA），首次確認 EHT 可以看到小至 13 微角秒的細節，相當於從地球看到月球上的 1 顆葡萄。

這代表望遠鏡除了能在 0.87 毫米波段獲得解析度比之前 1.3 毫米波段還高約 50% 的影像，還可能觀測到比 M87*、Sgr A* 更遠、更小、更暗的黑洞，觀察黑洞周圍氣體在不同波長的變化，有助我們解開黑洞如何吸積物質的謎團。

新論文發表在《天文期刊》（The Astronomical Journal）。

（首圖來源：歐洲南方天文台）