事件視界望遠鏡(EHT)的天文學家開發出一種多頻段觀測射電天空的新方法,這意味著我們很快將能捕捉到超大質量黑洞的彩色圖像。
顏色是一個有趣的概念。在物理學中,光的顏色由其頻率或波長定義:波長越長、頻率越低,光線在光譜中越偏向紅色端;波長越短、頻率越高,則越靠近藍色端。每個頻率或波長對應獨特的“顏色”。
當然,人類的感知方式有所不同。人眼通過視網膜中三種視錐細胞(分別對紅、綠、藍光敏感)感知色彩,大腦將這些信號整合為彩色圖像。數碼相機原理相似 —— 傳感器捕捉紅綠藍三色光,屏幕再通過紅綠藍像素點“欺騙”大腦形成彩色畫面。
對于肉眼不可見的射電波,射電望遠鏡同樣能識別其“顏色”(即頻段)。探測器可捕獲窄頻率范圍的射電波段,類似光學探測器捕捉顏色。通過多頻段觀測,天文學家能合成“彩色”射電圖像。
但挑戰始終存在:多數射電望遠鏡一次只能觀測一個頻段,需對同一目標多次觀測才能合成彩色圖像。這對靜態或大尺度天體可行,但對快速變化或視尺寸極小的目標(如黑洞)則行不通 —— 目標變化速度可能遠超分頻段拍攝的時間差,導致圖像無法對齊。就像手機若需0.1秒分別捕捉紅綠藍三色,拍風景尚可,拍動態場景必然出現重影。
新技術破局
研究團隊采用“頻率相位傳遞技術(FPT)”,通過同步3毫米和1毫米波長觀測,追蹤并校正大氣畸變。這類似于光學望遠鏡用激光監測大氣擾動。團隊證明,3毫米波段數據可輔助校正1毫米波段圖像的大氣干擾,從而同步獲取多頻段高清圖像并合成彩色畫面。
盡管該技術尚處早期階段,最新研究已驗證其可行性。未來,下一代事件視界望遠鏡(ngEHT)和黑洞探測器(BHEX)等項目將在此基礎上發展。這意味著,人類即將見證實時動態、色彩豐富的黑洞影像,揭開宇宙最神秘天體的新面紗。
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