新技术FPT助力黑洞动态观测

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一项名为“频率相位转移”（Frequency Phase Transfer，简称FPT）的新技术近日被研究人员正式公布，该技术有可能极大提升对黑洞的观测能力，使科学家能够获取更为清晰、细节丰富的多频段图像，并有望实现对黑洞动态活动的连续追踪。
这一技术已在“全球事件视界望远镜”系统中进行了初步测试。研究人员选择了三台位于不同地区的望远镜作为试验平台，其中包括位于西班牙维莱塔峰的IRAM 30米望远镜，以及位于夏威夷的詹姆斯?克拉克?麦克斯韦望远镜和次毫米波阵列。
该技术的关键在于其能够有效补偿地球大气扰动所带来的影响。这种干扰常常限制了地面望远镜对宇宙信号的接收质量。利用FPT技术，望远镜可以显著延长观测时间、提高观测频段的范围，并提升探测微弱信号的能力。这意味着，未来有望首次拍摄到以延时影像形式展现的黑洞活动过程。
这项研究的第一作者、来自哈佛-史密森天体物理中心的天文学家Sara Issaoun表示，目前地面望远镜观测宇宙的主要障碍之一是地球大气层对太空无线电信号造成的干扰。
在当前全球事件视界望远镜所使用的230GHz频段上，大气干扰尤为严重。水汽和大气湍流很容易扰乱这一高频信号，导致每次有效的观测窗口非常短，灵敏度受限，也难以捕捉较弱的宇宙信号。
而FPT技术的核心理念基于一个发现：尽管不同频率的信号受大气扰动的影响程度各异，但这些扰动之间存在一定的关联性。因此，科研人员可以通过在相对稳定的低频段（例如86GHz）进行观测，反推出高频信号受到的扰动情况，并据此进行校正。这样不仅延长了高频信号的有效观测时间，也大幅提升了数据信噪比和整体质量，使望远镜能够探测到此前无法看到的黑洞及其周围结构。
Issaoun表示，随着这项技术的进一步发展和应用，全球事件视界望远镜将具备持续长时间观测黑洞的能力，从而更精确地记录黑洞吸积物质的过程、喷流的爆发以及磁场变化等现象。这将意味着，黑洞的观测将不再只是静态画面，而是迈向真正的动态影像呈现。