一項(xiàng)強(qiáng)大的新技術(shù)已準(zhǔn)備好徹底改變天文學(xué)家觀測(cè)黑洞的方式，通過(guò)產(chǎn)生清晰、多色的圖像，可以揭示它們隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)演變。
通過(guò)補(bǔ)償?shù)厍虻耐牧鞔髿猓@項(xiàng)名為頻率相位轉(zhuǎn)移（FPT）的技術(shù)使使用全球（EHT）陣列的科學(xué)家能夠比以往任何時(shí)候都更清楚地看到宇宙物體的細(xì)節(jié)和微弱特征。此方法還通過(guò)擴(kuò)大EHT的有限觀測(cè)窗口來(lái)提高觀測(cè)頻率，從而使科學(xué)家能夠創(chuàng)建黑洞活動(dòng)的延時(shí)“電影”。
來(lái)自哈佛-史密松天體物理學(xué)中心（CfA）的天文學(xué)家。
觀察宇宙的挑戰(zhàn)始于，它會(huì)扭曲來(lái)自太空的無(wú)線電波。根據(jù)這項(xiàng)新研究的主要作者、CfA的天文學(xué)家Sara Issaoun的說(shuō)法，這些失真在高頻（例如230千兆赫（GHz）頻段，也稱為毫米波段，EHT當(dāng)前使用）下尤其成問(wèn)題，因?yàn)樾盘?hào)會(huì)被大氣湍流和水蒸氣迅速擾亂。因此，數(shù)據(jù)只能在短時(shí)間內(nèi)收集，這限制了靈敏度，并且使檢測(cè)微弱信號(hào)變得更加困難。
FPT技術(shù)的工作原理是利用大氣變化以類似方式影響不同頻率的事實(shí)，從而產(chǎn)生可測(cè)量的相關(guān)性。通過(guò)以較低頻率（特別是86 GHz）進(jìn)行觀測(cè)，該頻率經(jīng)歷較慢的大氣波動(dòng)，科學(xué)家們可以使用該數(shù)據(jù)來(lái)校正230 GHz處更快、更具破壞性的變化。這允許在高頻下進(jìn)行更長(zhǎng)的平均時(shí)間，從而顯著提高信號(hào)清晰度和靈敏度。Issaoun告訴Space.com，這種性能上的飛躍可能會(huì)使EHT檢測(cè)到比以往更暗的黑洞和更精細(xì)的細(xì)節(jié)。西班牙的IRAM 30米望遠(yuǎn)鏡（右）與夏威夷的亞毫米波陣列（SMA）（左上）和夏威夷的詹姆斯·克拉克·麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡（JCMT）（左下）合作執(zhí)行了FTP技術(shù)。(圖片來(lái)源：Pablo Torne (IRAM), Jonathan Weintroub (SMA), William Montgomerie (EAO/JCMT))
EHT是一個(gè)全球射電望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)，它使用一種稱為甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量（VLBI）的技術(shù)來(lái)數(shù)字化地組合來(lái)自世界各地的觀測(cè)數(shù)據(jù)。目前，EHT僅在每年4月運(yùn)行約10天，因?yàn)樘鞖鈼l件與廣泛的望遠(yuǎn)鏡一致。通過(guò)使用FPT，天文學(xué)家可以大大擴(kuò)展該窗口，從而創(chuàng)造機(jī)會(huì)更規(guī)律、更靈活地觀測(cè)黑洞，即使在不夠理想的天氣條件下也是如此。
這種增加的頻率是EHT的一個(gè)主要目標(biāo)的關(guān)鍵：將黑洞的靜態(tài)圖像變成顯示其隨時(shí)間變化的方式。由于大多數(shù)黑洞演化緩慢，因此重復(fù)觀測(cè)對(duì)于追蹤物質(zhì)如何圍繞它們旋轉(zhuǎn)、如何發(fā)射噴流以及磁場(chǎng)如何移動(dòng)至關(guān)重要。通過(guò)在一年中更頻繁地進(jìn)行觀測(cè)，EHT將能夠觀察黑洞隨時(shí)間的變化——可能會(huì)首次實(shí)時(shí)捕捉現(xiàn)象，Issaoun指出。