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第13單元:事件視界望遠鏡

------本課程適合高中以上------


望遠鏡的口徑越大,觀測時得到的解析角度就越精細。因此,理想上,天文學家希望建造一個非常大的望遠鏡。然而,由於成本高昂以及建造技術的限制,解決的辦法就是利用許多小望遠鏡同步觀測,以將它們合成一個極大望遠鏡。事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope, EHT)就是利用世界上許多大型電波望遠鏡同步觀測,合成一個口徑大小與地球相當的望遠鏡。EHT的目標是以這樣大的口徑解析鄰近我們地球的超大質量黑洞的真實影像。這個影像是由黑洞的光子不穩定軌道逃逸的眾多光線形成環繞中央陰影的光環,烘托出了黑洞的輪廓。EHT的觀測目標包括我們銀河系中心的超大質量黑洞(稱為人馬座A*,Sgr A*)以及M87星系中心的超大質量黑洞。2019年4月10日,EHT公布了人類史上第一張黑洞照片,即M87星系中心黑洞輪廓。臺灣由中央研究院天文及天文物理研究所主導的「格陵蘭望遠鏡」也於2018年4月加入EHT的聯合觀測。


EHT成員

 圖說:事件視界望遠鏡(EHT)將世界上許多電波天文台連接在一起。


以下影片為中央研究院天文及天文物理所參與EHT計畫,於2019年4月10日舉行全球同步記者會,公布第一張超大黑洞及黑洞陰影的視覺影像。


練習13-1:

電波望遠鏡陣列觀測時得到的影像解析度為θ = λ/D,其中λ為觀測的波長,D為陣列中兩個望遠鏡之間的最大距離。EHT的觀測波長為1.3mm,兩個望遠鏡之間的最大距離為11,000km。試求事件視界望遠鏡的解析度。


練習13-2:

距離地球最近的黑洞「Gaia BH1」在銀河系內,距離1,550光年,質量為10倍太陽質量。試計算此黑洞的光子不穩定軌道在天空中的張角。並將答案與EHT的解析度做比較。


練習13-3:

Sgr A*距離地球約27,000光年,質量為400萬倍太陽質量,試計算Sgr A*的光子不穩定軌道在天空中的張角。並將答案與EHT的解析度做比較。


練習13-4:

M87星系中心的超大質量黑洞質量約為Sgr A*的2,000倍,M87星系去力地球約為Sgr A*距離地球的2,000倍。試計算M87黑洞的光子不穩定軌道在天空中的張角。並與Sgr A*做比較。


延伸閱讀:

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