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南大90后博士生赵杉杉:在荷兰EHT“看黑洞”的日子

2019-04-16 17:49图文来源:交汇点

4月10日,事件视界望远镜(EHT)宣布已经成功获得了超大黑洞的第一个直接视觉证据。在比利时布鲁塞尔的发布会现场,中国留学生、南京大学天文与空间科学学院博士生赵杉杉在现场和团队一起庆祝这一等候已久的时刻。

站在台上发布研究成果的正是她在荷兰的导师,EHT科学委员会主席、荷兰内梅亨大学Heino Falcke教授,以及副导师Monika Moscibrodzka博士。

Heino Falcke也是中荷探月项目的负责人之一

从2009年本科入学南大,到今年博士生三年级,赵杉杉已经在南大天文学学习十年。在导师谢懿副教授的指导下,通过黑洞引力透镜效应,检验广义相对论。2017年10月她受国家留学基金委资助,到荷兰Heino Falcke教授所领导的团队进行联合培养。

早在2016年底面试时,Heino Falcke教授就曾兴奋地告诉她EHT团队将在4月进行对黑洞的观测。“成像是件困难的工作,可能需要一年半的时间。”Falcke教授当时说。事实上这个任务比他想象中还要长,用了两年的时间。

赵杉杉告诉记者,用射电干涉技术,可将全世界的射电望远镜连在一起,获得的望远镜分辨率高到足以观测黑洞视界。而射电观测技术和“嫦娥四号”还颇有缘分,“Heino Falcke教授也是中荷探月项目的荷兰方面负责人,利用射电望远镜来给嫦娥四号定位”。

Heino Falcke的团队是EHT的骨干之一,赵杉杉的博士生同学在M87图像发布前经历了日夜不息的努力,“做数据校准的同学承担了非常大的压力,因为所有做后续工作的人都在等他们校准过的数据。校准工作需要巨大的耐心,并要对8个测站的具体情况都十分了解,困难超乎想象。很快,EHT将公布校准后的观测数据,任何科学家都可以用数据进行他们感兴趣的研究。”

Heino Falcke非常忙,经常出差,协调其他科学家和望远镜设备的事宜。赵杉杉更经常接触的是日常指导的副导师Monika,每周他们都一起讨论工作。“她指导得非常细致,论文中的拼写、格式错误她都会帮我检查出来。而且她非常照顾我的情绪,时常问我有没有压力,有一次她偶然得知我很会画画,她很自豪地四处向别人‘安利’,就像是我的亲姐姐一样。”

Heino Falcke也有很生活化的一面。当天发布会他的小儿子也来到了会场,“在儿子的眼里,他并不是一个大科学家,而是一个经常陪他们踢球的好父亲”。

“霸道”的教授,“命令”她跟科学家聊天

谈起导师Heino Falcke教授,赵杉杉最深刻的一件事竟然是一次有点“霸道”的帮助。

刚到荷兰,赵杉杉说自己英语不大好,但Heino Falcke教授却“命令”她,不能将自己关在办公室,每天必须和外国同事们一起吃午饭。“有一次开国际会议,开完会我就想离开,他按住我,让我跟其他单位的科学家一起聊天,说就算听不懂,也要在旁边坐着。”

而这样的“聊天”,也成了赵杉杉在EHT最大的收获之一,这不仅让她很快跨过了语言障碍,更看到了一种打破壁垒的国际合作方式——“在过去的几个月,我们几乎每天都有视频会议,不同国家的科学工作者在电脑前一起讨论,大家会有争执,有时候甚至很激烈,但都在协商下解决,大家共同去解决其中的困难,完成一项耗时耗力的科学研究。”

“我们很多会议都是边吃午饭边开,因为被午休打断的话,需要花很多的时间重新进入沉浸的状态”赵杉杉说,在有限的时间内,大家都能做很多工作,团队工作的高效给她留下了深刻印象。

这也将成为她留学生活中的美好记忆。“发布会当天看到了很多在电脑上视频会议中才能见到的同事,他们从欧洲的其他地方来,有一种‘网恋奔现’的感觉。”赵杉杉开玩笑地说。会后,EHT欧洲的科学家及管理人员一起吃了庆功晚宴,“我们坐在一起,庆祝这个等待已久的时刻”。

现场,赵杉杉也看到了科学家对于大众科普的认真态度。“副导师Monika为了4分钟的发言,从一星期前就开始精心准备和努力练习。在发布会前一天,她得知准备的内容有了大幅度改动,很有些紧张,但最后,我们看到她讲得非常镇定和清晰”。

证明爱因斯坦是对的,要继续“冲洗”银心黑洞图像

“黑洞”狂欢过后,对科学而言,黑洞的研究,只是又一个开始。赵杉杉说,“相比较图像而言,我们其实更关心爱因斯坦是否是对的。”

赵杉杉表示,目前EHT对M87的观测中,并没有发现违背爱因斯坦预言的天文现象。“但更精确的论断,需要对银心黑洞的观测。因为目前我们对银心黑洞的质量了解得更精确,直接决定黑洞视界的实际大小。”

银心黑洞也是EHT的重要观测目标。赵杉杉说,银心黑洞图像之所以暂未公布,是因为“冲洗”的困难更大。“我们和银心黑洞同处在银河系的盘面里,光线从黑洞到地球的传播过程中因穿过星际介质而受到散射,要还原这一过程得到散射前的图像非常困难。而M87是另一个星系,不存在这个问题。”

“解答爱因斯坦是否正确的问题,需要精确测定黑洞‘阴影’的大小,而为保证精确,就需要对黑洞周围发光物质有足够好的理解。”如今,赵杉杉正在从EHT的观测数据中,挖掘银心黑洞周围发光物质的物理性质。“我们用超级计算机模拟黑洞的图像,并与观测数据进行比对,来测定我们关心的物理参数。这一计算非常耗时,我经常要等一个月才能得到结果。”原本预计今年如期毕业的她,因为这个项目可能要延迟毕业了,“多难得的机会,多留半年也是值得!”

此次黑洞的全民狂欢,无疑反映了人类对宇宙的好奇,以及对于科学的兴趣。赵杉杉说,在激动之余我们更应该反思。科学研究绝不仅仅是科学家的事,其实关乎社会、企业和每一个普通人。比如企业,此次谷歌和亚马逊等公司在云协作上给EHT工作提供了很大帮助。“但我们说到科研和企业的关系,通常只关注科研成果向生产转化,很少关心企业对基础研究的支持。支持科学研究,从平台工具到科研文化体制,我们还有很大的进步空间。”

作者:杨频萍责任编辑:朱皓
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