首张黑洞照片是如何拍摄的？科学家解释：需要多个望远镜联合观测

我知道您能够将望远镜阵列通过方法转换成望远镜之间的距离。例如，假设你将美国沿海岸的10个望远镜串联起来，那么，您基本上可以得到一个“美国”大小的望远镜。这是怎么实现的？增加更多的望远镜能做什么？我的意思是，如果我把望远镜的数量增加到20个，但它们仍然在美国，这会提高分辨率或者其他的统计数据？如果增加望远镜的有效距离会增加什么（比如说，现在它们已经遍布整个地球…）？

这张地图显示了所有与创建“视界事件望远镜”相关联的望远镜——捕捉第一张黑洞照片的望远镜。图片由EHT Collaboration提供。

这是一个非常好的问题，这一问题与最近发布的第一张黑洞周围气体的照片有关！你所描述的是一种称为“干涉测量法”的技术。你已经很好地描述了这一技术——相距很远的望远镜可以通过这种技术连接起来，形成一个“虚拟望远镜”，其分辨率等于一个望远镜，其尺寸大小等于连接的望远镜之间的距离。首先，我会回答如果你（1）将望远镜分开得更远，以及（2）增加更多的望远镜会发生什么，然后我会解释为什么。

如果在阵列中增加更多的相距远的望远镜，那么就能够在结果图像中看到更小的细节。这就是为什么他们用世界各地的望远镜来拍摄黑洞的原因——黑洞非常小而且距离很远，看起来非常小，所以我们需要相距很远的望远镜。

如果仅仅在数量上增加更多的望远镜，但不增加任何一对望远镜之间的距离，那么会遇到两个问题。第一，因为设置更多的望远镜意味着增加了更多的光线收集区，观察者必须用更短的时间观察目标光源，所以收集光线的速度变快。我们用这些技术观察到的物体通常很暗，这意味着图像的曝光时间必须非常高，才能收集足够的光线。第二，图像的质量是以不直观的方式提高了。所以能辨别出的小细节的效果没有改善，但是能够看到的细节数量增加了。我想用演示的方式更好地解释这一点。

如果只使用两个相连的望远镜拍摄，那么就会拍出单个点的图像。它看起来根本不像一个点！这种条纹图案是相同物理现象的结果，当你通过一个双缝照射激光时，会产生点图案。这些图片由Andrea Isella提供。

2台望远镜

如果使用三台相连的望远镜拍摄，即使我们只拍一个点的照片，也会看到各种各样的点。

3台望远镜

使用四台相连的望远镜拍摄，这些人工点就更少了。

4台望远镜

如果使用了八台相连的望远镜，那么就可以开始看到中心的圆点（真正的圆点）比所有人造圆点都亮。

8个天线

还有其他方法可以去除人工点。当你长时间曝光时，地球会在你观察目标的同时旋转，这有很大帮助。以下的图片包括地球自转大约6小时。

8台望远镜 8小时

图解：干涉测量法的原理图

这是望远镜之间的延迟时间图。绿线连接了同时发射的光子，说明光首先到达右边的望远镜。长度“L”与望远镜之间的延迟时间是直接相关的。图片由Bob Emery提供。

这背后的物理原理有点复杂。简言之，这些望远镜阵列测量的是成对望远镜之间光线到达的延迟时间。如果没有延迟，即光同时到达两个望远镜，这意味着到光源的线必须与两个望远镜之间的线完全垂直。如果延迟时间等于两个望远镜之间的距离除以光速，那么意味着光源必须位于连接两个望远镜的线上。与源的每个角度都对应一个延迟时间，因此如果可以测量出此延迟时间，则可以测量与源的角度。如果你使用的望远镜彼此相距较远，那么延迟时间更长，也更容易测量，从而计算出更精确的角度。结合两个以上的望远镜需要使用复杂的数学方法，即使用傅里叶变换和相关函数来产生出像我上面展示的那些图片、黑洞的第一张图像。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. astro

如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

翻译：天文志愿文章组-金不炸

审核：天文志愿文章组-

终审：天文志愿文章组-PN结

排版：天文志愿文章组-零度星系

美观：天文志愿文章组-

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自：http://curious.astro.cornell.edu/most-recent/121-observational-astronomy/telescopes/general-questions/1075-how-can-you-link-telescopes-to-make-a-bigger-effective-telescope-intermediate

本文由天文志愿文章组-翻译自astro的作品，如有相关内容侵权，请于三十日以内联系运营者删除。

注意：所有信息数据庞大，难免出现错误，还请各位读者海涵以及欢迎斧正。

全文排版：天文在线（零度星系）

转载请取得授权，并注意保持完整性和注明出处