檢視事件視界召鏡的原始碼

'''事件視界召鏡'''（英語：'''E'''vent'''H'''orizon'''T'''elescope ,'''EHT'''）是一个以觀測星系的中央超大質量烏空為主要目標的計畫。該計畫以甚長基線干涉技術（VLBI）結合世界各地的電波召鏡，隔轉來誠濟 khí-looh 的獨立天線能互相協調、同時觀測仝一目標並記錄數據，形成一口徑等等效於地球直徑的虛擬望遠鏡，會望遠鏡的角度來解析力來提升至少愛看事件視界尺度結構的程度。EHT 向望藉此檢驗愛因為斯坦廣義相對論佇烏空附近的強重力場下敢是會產生偏差、研究烏空的吸積盤佮噴流、探討事件視界存在佮敢，並且發展基本的烏空物理學。

EHT 的觀測目標主要是為位佇南半天球、河溪系中央的超大質量烏空射手座 A \ * 佮佇咧北天球的雞卵行圓星系 M 八十七星系的中央超大質量烏空。其中射手座 A \ * 佇咧地球天頂占的盤面較大，而且 Ｍ 八十七的烏空是以擁有一道長達五 , 零光年的噴流為著名特色。為著欲看透銀河盤面佮圍咧踅佇烏空周圍的物質，EHT 共觀測波長設定佇咧一丈三毫米，並按算未來提升至閣較幼路觀測的零石八七毫米。因為連線觀測產生的數據量將大到攏無法度使用網際網路傳輸，各觀測台會佇觀測了後欲儲滿數據的硬碟郵寄到美國馬薩諸塞州的海史塔克天文台，交予超級電腦運算，並且合成單一影像。根據電腦模擬，環圈踅烏空的物質發出的光將被烏空自身質量產生的重力透鏡效應彎曲，佇烏空周圍形成一光環，若光環中央景托出來的圓形剪影便是烏空的輪達，也就是事件視界。

二空一二年，天文學家佇美國亞利桑彼州頭一遍正式舉辦 EHT 會議，確立計畫的科學目標、技術計畫佮組織架構等等。觀測是始佇閣較早的二空空六年，彼个時陣已經有三座望遠鏡使用 VLBI 技術進行連線觀測。遮爾濟年來，EHT 沓沓仔對一个鬆冗、資金不足的團隊，成長為三十外所來自十二个國家的大學、天文觀測站等研究單位佮政府機構參與的國際合作組織。二空一七年乎 EHT 合作協議正式簽署。EHT，二空一七年四月頭擺進行為期十工的全球連線觀測，觀測目標為射手座 A \ * 佮 " M 八十七 \ * "（M 八十七星系的中心烏空的簡稱）。 這改觀測嘛第一改納入佇智利的阿塔卡瑪大型毫米和次毫米波陣列（ALMA）、 南極點的南極召鏡等成員。其中 ALMA 為一關鍵成員，伊的加入將 EHT 的靈敏度提懸十倍。天文學家希望佇這擺觀測當中攝著頭一張烏騰剪影的影像。

二空一九年四月十號，事件視界召鏡合作組織佇咧全球六地（魯塞爾、聖地牙哥、上海、台北呢、東京和華盛頓）以英語、西班牙話、漢語佮日語四種語言，通過協調召開全球新聞發布會，發布了佇二空一七年四月十一日翕的位佇室女 A 星系的烏空的相片。

二空二二年五月十二號，事件視界召鏡發表直接觀測射手座 A \ * 的影像，直接證實了位佇河溪系內底中央的射手座 A \ * 為直徑約六 , 零萬 khí-looh 的烏空，為人類第二改成功掠烏空影像，嘿射手座 A \ * 的觀測佮著 M 八十七星系的中心烏空的觀測同時展開。

==緣起==

廣義相對論預測烏空的存在，天文學家也已經觀測著宇宙中存在質量真大的幼路密天體，毋過目前猶無法度確定其實烏空。另外咧，雖然烏洞已經是一个予科學界佮人廣為接受的概念，其性質佮引發誠濟現象的機制嘛猶咧釐清。事件視界看遠鏡即是佇遮一背景下開始的計畫。有別於其他的研究烏洞的方法，親像透過重力波觀測、分析其周圍踅行恆星的行為等，EHT 的目標為直接取得事件看界尺度的影像進行分析。

===檢驗廣義相對論===

廣義相對論發表到這馬成功預測過誠濟牛頓力學範圍外的現象，也已經佇地球頂懸佮日頭系內底遮的弱重力場下通過嚴謹的檢驗。然後欲來判斷廣義相對論敢是正確的重力理論，猶是強重力場下的檢驗。就算目前已經借一寡外行軌道定定靠近烏洞的恆星精確計算出烏洞的質量，遐猶是誠弱重力場。高頻率 VLBI 技術能共觀測推展到重力場真強的超大質量烏空墘仔墘、事件視界尺度的結構，因此會當直接測試廣義相對論牽涉著強重力場方面的論述。

===事件視界===

視界的存在敢有可能 EHT 團隊欲探討的議題之一。理論上，事件看界是烏洞周圍一个球形的時空界線，嘛是量子力學佮廣義相對論矛盾的展現：根據量仔力學，時間的演化算子會使逆，每一个過程攏有佇咧逆過程，通過系統彼當陣刻的狀態會當唯一的確定其在進前時刻的狀態。毋過，廣義相對論用空間的曲率表示重力閣預言烏空存在，根據廣義相對論，落入去烏空彼粒仔紮的資訊共永遠拍無去。這个表明無仝款的初態會當演化做相仝的尾態，演化算子的逆不存在。這陣烏空的資訊鋪論。以射手座 A \ * 來講，若是講伊無事件視界，愛四箍輾轉伊的物質會加熱天體表面，使其輻射出的烏體光譜佇近紅外光出現峰值。毋過實際觀測著並無現象。直接觀測輻射區域的結構會當解決這个問題。

===烏空吸積盤===

烏空強大的重力會將附近的物質搝向家己，遐的物質會共烏空拍予轉去、最終落入去其中。這个過程予人號做吸積，物質咧箍行的時形成的盤狀結構為著吸積盤。天文學家猶無清楚吸積的詳細過程，如氣體按怎對外邊向內遷入、落入去烏空，佮電粒仔佇吸積流內底產生的磁場如何影響氣流的行為。吸積盤上嘛不時咧出現日頭赤焱焱，予觀測著的光度產生變化。追蹤特別的變化會當描繪出烏洞周圍時空的狀況。

===烏空噴流===

烏空噴流做超大質量烏空產生擁有超高準直性的超相對論性噴流。噴流的構成物質以接近平行的束狀氣流型態強力射出，而且近近仔爾速度迒過幾若个星系的距離。其成因推測佮烏空強力的磁場有關，欲判斷確切的原因佮其構成物質猶原等閣較濟觀測數據會當出來。

==實驗設計==

===觀測目標===

*'''射手座 A \'''*


: 離地球上近的大質量烏空做距離地球約二十六 , 零光年、佇咧河溪系內底的超大質量烏空射手座 A \ *，其有約四百萬日頭質量、三十倍太陽體積，為已知烏空中占天頂看面積上大的一个。毋過，就算其觀測大細已經因為自身重力產生的重力透鏡效應而且放大兩倍以上，伊的事件看起來猶是干焦五十五微角，等於對地球看一粒囥佇月球頂懸的籠床包仔。佇咧南半天球。

*'''M 八十七'''


: 室女 A 星系（M 八十七）中心的烏空為另外一个理想的觀測目標。M 八十七的烏空距離地球五 , 五百萬光年，估計擁有六十四億太陽質量，所以佇天頂看起來干焦比射手座 A \ * 較細的。伊擁有一个橫跨五 , 零光年的噴流，若會當辨識出噴會發的起點，會使予理論學家閣較了解超相對論性噴發物的性質。觀測 M 八十七相對射手座 A \ * 有真濟優點，如：位佇北半球的天頂，使伊有閣較濟現成的天文台會使進行觀測；質量做射手座 A \ * 的二 , 空倍，所以動態變化較長時間，較𠢕取得中途中途的影像；並且，觀測 M 八十七的烏空較袂受其星系盤面的物質影響。

*'''活跳星系核'''


: 活跳星系核（AGN）為具有高紅移、佇部份到全部的波段輻射出強烈電磁波的遙遠天體。EHT 的高角解析度適合研究 AGN 細部結構，閣觀測波長會當看閣較深入噴流內部、研究其準直性，高頻闊是適合測量噴射源的懸旋轉量。這方面的觀測能力目前干焦有俄羅斯的太空召鏡 Spektr-R 可能超過 EHT，而且是佇咧前者上懸的頻率（二十二吉赫）、 單一方向觀測的情形下才會發生。

===觀測波長===

因為地球和射手座 A \ * 攏是佇銀河的盤面上，為著避免迒過之間的星際氣體佮烏空周圍墜落物質影響觀測，著愛使用無仝款佇傳統 VLBI 的一毫米以下波長。然地球大氣內底的水氣會吸收短波長的電磁波，解決方法就是共觀測站囥佇焦燥高地，親像智利阿塔卡瑪沙漠的阿塔卡瑪大型毫米佮次毫米波陣列（ALMA）佮位佇南極洲的南極望遠鏡（SPT）等。毋過天氣䆀的時陣猶是會連大氣層攏看袂出去。最後觀測波長設定佇咧一石三三佮空七毫米。佇該波長之下，河溪差不多是透明的。佇這个波長之下欲達到是觀測事件視界的角度解析力，所對應的望遠鏡口徑為幾千 khí-looh，因此著愛靠 VLBI 技術達成目標。

===VLBI 和數據來處理===

天文學家利用甚長基線干涉儀（VLBI）技術整合世界各地的電波召鏡，使𪜶會當同時觀測仝一目標，產生會當整合做單一影像的數據。其角度解析度 $ \ textstyle { \ frac { \ lambda } { B } } $ 決定，其中 $ \ lambda $ 為觀測波長、$ B $ 替天線之間的投影距離。兩个人比值愈細，角度解說是愈懸。VLBI 技術佇電波天文學領域真普遍，毋過一般無事件視界看網路鏡的規模真大，毋但望遠鏡數量濟、分佈嘛廣。

因為每一个天文台得著的資料量攏是真大，無法度使用網路傳輸，需要使用硬碟儲存，佇觀測了後畢了後郵寄出去。有一寡天文台一開始使用常規硬碟儲存數據，毋過觀測台灣就佇咧高地，定規硬碟定因氣壓過低而無法度運作。就是墨西哥內格拉火山頂（海拔四 , 五百八十公尺）的大型毫米波召鏡，原本裝備的三十二个定規硬碟中就有二十八个無法度運作。望遠鏡改裝備害去封裝硬碟（Helium-Filled Hard Drives）後，毋但因為其密封環境袂受氣壓影響，會當儉的資料量嘛對四 TB 提升到八 TB。硬碟的效能對 EHT 敢會當順利運作到關係，因為當望遠鏡咧觀測的時陣，其他的秒產生的數據量是以百億位元為單位計算的。一遍普通的五工觀測期間，一座望遠鏡會搜集差不多五百 TB 的數據，規个陣列產生的數據差不多七 PB，將裝滿一千至兩千个硬碟。收集著硬碟上的數據必須對各個望遠鏡透過飛機運送到位佇美國馬薩諸窒州的 MIT 海史塔克天文台佮維特國波恩的馬克斯普朗克電波天文研究所。

佇遐，資料將會用八百个由四十 Gbit / s 網路連結的 CPU 組成的相關器（Correlator）——有專門用途的超級電腦—— 交叉比對並分析，共各工文台以時間標記的電波信號整合起來。這是八百个 CPU 結合其專用的特殊親像軟體了後，將數據轉化做孤一影像，所以嘛予人號做「矽透鏡」（Silicon Lens）——用數據毋是去生影像的「透鏡」。 遮的數據分開看將只會是來自烏空的雜訊，干焦結合各地的數據才會當予產生科學用途。其產生的影像解析度欲佮遮的使用地球口徑的召鏡所翕的。

成做技術嘿使用 VLBI 技術的陣列來講足重要的。通常 VLBI 陣列收集著會當用來做傅立葉變換的數據相對較少，干焦會當使用有限數據佮已經知限制重建圖像，並且對濟濟的符合數據的圖像中篩選出失真程度上低的。電波干涉儀數據的標準成像演算法為 CLEAN，這算法已經成功佇低頻率的情形下產生有夠額質量的干涉圖像。猶毋過 EHT 的觀測站分佈地足散的，資料崁率低，並無適合使用 CLEAN，是使用矣進行會當見光干涉觀測的社群發展的新演算法。

===建立模型佮電腦模擬===

烏洞本身是足單純的物體，根據無毛定理，只要質量、電荷、自轉三个參數便能完整描述其特性。複雜的是烏空周圍的環境，有真濟數據頂頭顯示特徵細節是由環繞烏空的物質所決定。理論天文物理學家根據廣義相對論建立了數學模型佮電腦模擬。依照因斯坦方程式預測，召鏡共觀測到倚近圓形的烏櫳櫳剪影，也就是事件視界邊仔光光外緣佮幽暗內緣所形成的對比。看起去共親像烏色的背景踅起去矣一輾流光。若射手座 A \ * 有事件視界，毋過剪影形狀或者是大細細預測，就代表廣義相對論需要修正。

==建置過程==

===籌備會議===

二空一二年初，來自世界各地的天文學家佇美國亞利桑彼州土桑市頭一擺舉行 EHT 會議，確定組一个團隊，籌畫聯絡全球的電波召鏡以觀測烏空的事件視界，並且這个計畫定名做「事件視界召鏡」。 大多數相關召鏡設施攏有代表參與會議，猶毋過猶未確定組織分工佮資金來源等等細節。彼當陣仔已經有三架分別佇美國加州、亞利桑彼州佮夏威夷的召鏡完成連線，以一粒三毫米的波長觀測幾冬，而且取得河溪系的中心模糊的影像，判定其具有烏空的特徵。天文學家希望會當共波長降到零劃八三毫米、閣較濟的望遠鏡連線以擴展基線，提懸角度解析度。彼陣全球具有差不多波長觀測的能力、抑是調整起來相對容易的召鏡數量約有一拍。科學家估計需要開幾百萬美金進行升級、調整一寡望遠鏡的儀器。ALMA 的六十六隻電波碟形天線將會是計畫的關鍵之一，伊的加入共大幅提升基線。EHT 佇海史塔克天文台的研究人員已經對美國國家科學基金會得著四百萬美金的資助，用以幫 ALMA 裝備 VLBI 設備，按算欲佇二空一五年加入全球陣列。科學家嘛望講會當共南極召鏡升級了後納入陣列內底。EHT 團隊按算佇咧二空一二年熱天建立諒解備忘錄（MOU）， 毋過佇這進前的測試等工課猶是會當相對無正式的安排落來進行。

===前置作業===

看著的前置作業包含發展佮部署次毫米雙極化接受器、使 VLBI 會當兩百三十–四仔五十吉赫（三毫米一粒米）運行的高穩定頻率標準、閣較懸頻闊的 VLBI 後爿佮記錄器，猶閣有運行新的次毫米 VLBI 觀測站。對參與計畫的成員，EHT 必須派研究人員前往觀測設施，改裝𪜶硬體、安裝新的數位訊號處理器佮數據記錄器。二空空六年頭一擺接收數據以來，沓沓仔有真濟來自世界各地的天文觀測單位加入。經過真濟冬，EHT 已經對一个冗冗仔、資金不足的團隊，成長為三十外所來自十二个國家的大學、天文觀測站等研究單位佮政府機構參與的國際合作組織。EHT 使用 Wiki 系統架設內部網站，做研究人員的聯絡平台。

ALMA 加入著 EHT 足關鍵的。二空一四年，科學家佇咧 ALMA 安裝了以氫邁射提供動力的特製原子鐘，取代往陣使用鼻氣的時鐘以更加精準計時間。一旦完成，毋但 ALMA 會達到佮 EHT 陣列連線的標準，也成做其中儀器上靈敏的一員。伊的加入使整體陣列的靈敏度提懸十倍（比哈伯望遠鏡閣較懸兩千倍）， 使 EHT 會當觀測對象大幅增加，補北半球佮南極望遠鏡之間的空缺、提高南北向的訊號崁率。二空一五年，ALMA 進行 EHT 陣內底頭一擺 VLBI 技術的試驗。測試內底，ALMA 佮阿塔卡瑪探路者實驗（APEX）連線形成二 khí-looh 長的基線，並觀測定定予人提來做召鏡測試指標的五百二十二顧三百六十四類星體。兩望遠鏡透過網際網路向海史塔克天文台傳送五秒的觀測數據，以供研究人員確認系統是毋是正常運作。因為完整的數據量傷過大，儉佇硬碟中郵寄去資料處理中心是上緊的傳輸方式。研究團隊表示彼改試足成功。

佇南極點的南極望遠鏡佇二空一五年加入 EHT 計畫。因為其位佇地球軸點頂懸佮高海拔，有真焦燥的空氣，適合進行長期的觀測。事件看界目鏡佇二空一五年的時已經有九年的觀測數據，但當時的資料干焦來自三座參與計畫的天線，尚不足以計算出烏洞事件視界的影像。了後陸續將閣較濟觀測台加入 EHT 陣列的全球電波望遠鏡網路，計畫希望佇法國、格陵蘭、美國等地增加站點。這个計畫按算佇二空一七年攝甲河溪的超大質量烏空、射手座 A \ * 的第一張影像。

==觀測計畫==

===連線觀測===

事件視界召鏡計畫逐年只會進行一擺連線觀測，時間依照各工文台觀測排程、天時、和彼个時期射手座 A \ * 和 M 八十七敢是仝彼陣佇天頂咧日頂咧固定。二空空六年為第一改觀測，有三座召鏡參與連線。EHT 佇二空空七年開始觀測射手座 A \ *、二空空九年開始觀測 M 八十七，雖然早期角度相對較低，數據嘛產生真濟重要的科學成果。經過多年籌備，最近這幾年事件視界望遠鏡的技術沓沓仔達到目標所要求的標準。計畫開始以來天文學家持續協調濟座召鏡的觀測時間，也共各觀測站配置觀測所需儀器。因為觀測的波長處理會予水氣吸收的波段，觀測受著天氣影響真大，大多數 EHT 徛點一般佇咧冬季的時仔有較穩定的天氣。

二空一七年四月，EHT 頭一改有夠濟的參與成員，予陣列達到會當觀測事件視界的角度。由哈佛大學「烏洞倡議計畫」的辦公室改裝成做的觀測指揮中心會佇四月初五至十四、共十工期間，逐工開會決定敢有觀測，攏總會觀測五工。觀測的頭三个暗時所有觀測站的天氣佮儀器情形攏誠好。最後天文學家不得不中斷觀測兩工，予工作人員歇睏、維護儀器，閣完成賰兩工的觀測。全球毫米波特長基線陣列（GMVA）閣較早嘛佇咧四月一至四號觀測射手座 A \ *。其中 GMVA 共觀測重點囥佇河溪系中心區域的吸積佮噴流，而且 EHT 想欲試看覓影烏空剪影的影像。佇咧這進前，EHT 也捌觀測過兩烏空周圍的環境，這是第一改加入 ALMA 佮南極召鏡。ALMA 為咱兩陣營重要的成員，除了因為上大、上靈敏的望遠鏡外，嘛因為南爿。天文學家已經能用頭一批影親像驗證某寡愛因斯坦重力理論的基本預測，電波天文學家海諾 ・ 法爾克（Heino Falcke）並表示遮的影像會用予烏空對某一種神祕物體，變成會當研究的實體。毋過南極的人員著愛佇彼度過南半球的寒天，硬碟愛等到仝年的十月了後才會當運出來，規陣列的數據上無等到該年底抑是二空一八年初才會處理煞閣畢業佈觀測影像。

未來，天文學家欲繼續發展會當提懸解析度的技術、新的運算方法等，如將觀測頻率提升到三百四十五吉赫，也就是以零交八七毫米的波長觀測。這馬的兩百三十吉赫有夠觀察著烏洞的吸積流，三百四十五吉赫將會當看閣較深，對光子鐵道進行觀測。天文學家嘛希望將來會當做出咧欲消失去烏空內底的物質圍咧行事件視界的動態影像。格陵蘭召鏡按算佇二空一八年加入 EHT，而且嘛希望加入去非洲以及太空中的站點。

===全球毫米波特長基線陣列===

全球毫米波特長基線陣列（英語：The Global mm-VLBI Array , GMVA）是一个類似事件看界目鏡的電波看遠鏡的觀測網路，其成員有一个夏威夷的次毫米波陣列望遠鏡、智利的 ALMA（同時嘛為 EHT 成員）、 美國的綠堤望遠鏡，猶閣有法國、德國、西班牙、芬蘭、瑞典等世界逐所在的電波望遠鏡。兩个陣營的差別是佇咧 GMVA 觀測波長做三毫米，而且 EHT 佇一粒一粒米。兩个人共合作觀測射手座 A \ * 佮 M 八十七的烏空。

==成果==

以下列出二空空六年至二空一六年的重要觀測成果：

* 若射手座 A \ * 和 M 八十七無事件視界，是因為周圍的吸積流會加熱其表面的時陣，使表面輻射的光譜佇近紅外光波段產生峰值。毋過，EHT 並無觀測著這个現象，這表示𪜶應該有事件視界，擁有事件視界就算是烏空的定義。
* 觀測數據嚴格限制了射手座 A \ * 和 M 是八十七的模型類別。對兩个模型來看起來，𪜶的旋轉向量傷過對觀測方向顯明敧爿，吸積盤的墘仔比盤面離地球閣較近。
* 廣義相對論預測強大的重力共致使烏空附近的物體對遠遠看比實際較大。佇考慮星際介質造成的散射了後，天文學家觀測著的攏米波輻射影像大細比理論值閣較細百分之三十。對觀測值的其中一个解說做毫米波輻射源自吸積盤，其實轉造成的攏卜咧效應使輻射佇吸積盤旋近佮旋離的兩爿是毋是出名的分佈。
* 天文學家觀測著來自射手座 A \ * 發出輻射的光度綴時間咧變化，但發射區域的大細並無隨之而變動。雖然產生這款改變的機制猶無清楚，猶毋過 EHT 的數據顯示這款改變出現佇真倚近烏空的吸積流上。
* 來自 M 八十七中央的輻射顯示烏空當咧快速踅轉；同時，天文學家觀測著其實誠大的噴流的來源，推論該高速噴流做磁場所造成。

==計畫參與者的人==

===陣列成員===

陣列做員表列如下：

EHT（藍綠線）佮 GMVA（黃線）望遠鏡陣列分布。其中 ALMA 和 IRAM 仝時屬於兩个陣營

===合作單位===

EHT 佇二空一二年辦頭一改會議了後，佇二空一四年、二空一六年嘛舉行第二、三改的會議，邀請資助 EHT 計畫的組織參與。參與人員會佇會議中回顧 EHT 的目標、理論改進、數據分析、技術發展、觀測策略，以及計畫組織等等。

官方網站列出的合作單位：

==備註==

==相關條目==

==資料來源==

除另行註明外，以下文獻攏為英文。

==延伸閱讀==

'''科普文章：'''

* Taking the First Picture of a Black Hole . [二千空一十七抹五鋪三十一] .（原始內容存檔佇兩千空二十五十二鋪十一）.   ESO 網站的 EHT 原理介紹 .
* Clear Skies , with a Chance of Black Holes . [二千空一十七刣六刣十三] .（原始內容存檔佇兩千空一十七抹五鋪十九）.   二空一七年四月的觀測情形 .

'''學術文獻：'''

* Observing—and Imaging—Active Galactic Nuclei with the Event Horizon Telescope . [二千空一十七刣六刣十一] .（原始內容存檔佇兩千空二十五十一分二十三）.   二空一六年關於著 EHT 成像技術的論文 .
* Arne Grenzebach . The Shadow of Black Holes : An Analytic Description . Springer . 二千空一十六 [二千空一十七刣六刣十四] . ISBN 九石七千八百三十三石一千九百三十五空六百六十五 .（原始內容存檔佇兩千空二十五十二鋪十三）.

==外部連結==

* 官方網站
* 事件視界召鏡的 Facebook 專頁
* 事件視界召鏡的 Twitter 口座
* YouTube 上的事件視界望遠鏡頻道
* EHT " Ask Me Anything " ( AMA ) serie on reddit
* The Next Generation Event Horizon Telescope

[[分類: 待校正]]