事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）的天文学家们正在开发一种全新的观测方式，可以用多种频率同时观测无线电波的天空，这项突爆表示未来我们将能捕捉到超大质量黑洞的彩色形象。颜色是一件有趣的事，在物理学中，光的颜色是由其频率或波长决定，波长越长（或频率越低），光越偏向红色光谱端；波长越短（或频率越高），则越接近蓝色光谱端。每个频率或波长都有其独特的颜色。
在多个频率下看到的M87超大质量黑洞的模拟形象。（Source：EHT、D. Pesce、A. Chael）
然而，人类的眼睛并不是直接感知所有频率。我们的视网膜有三种视锥细胞，分别对红光、绿光和蓝光敏感，这三种信号组合后，才由大脑解读为色彩。数字相机的原理也与此类似，传感器分别捕捉红、绿、蓝光，然后，计算机屏幕使用红色、绿色和蓝色像素，来欺骗我们的大脑看到彩色形象。
虽然人眼看不见无线电波，但无线电望远镜可以侦测不同的无线电“颜色”，也就是不同的频段。每个接收器都能捕捉某一狭窄频率范围（频段），就像光学望远镜捕捉不同颜色的光一样。通过观测不同频段，天文学家能够制作出“彩色”的无线电形象。
但这里存在一个问题，即大多数无线电望远镜一次只能观测一个频段。这意味着，天文学家只能在不同时，用不同频段重复观测同一个目标，再将这些数据结合起来。对许多天体而言，这是可行的，但对于快速变化或视角极小的天体（例如黑洞），这种方式是行不通的。因为当形象变化太快时，将导致后续数据无法精准叠加。想象一下，如果手机相机在拍一张照片时，需要先分别拍红、绿、蓝色形象，然后再拼成一张完整照，这对于拍风景或自拍来说问题不大，但如果要拍摄运动场景，结果肯定会模糊失焦。
为了解决这个问题，研究团队采用了“频率相位转换”（Frequency Phase Transfer）方法，用来克服大气层对无线电波的扭曲影响。研究团队使用3毫米波长的无线电波观测天空，来关注大气造成的相位扰动（类似光学望远镜用激光关注大气变化）。然后，同时在3毫米与1毫米波段进行观测，再用3毫米波段的数据来校正1毫米波段的形象。通过这种方式，无线电天文学家就可以修正大气层干扰，并捕捉不同频段的连续形象，进而制作出高分辨率的无线电彩色形象。
这项技术目前仍在初步阶段，这项最新研究只是该技术的一个展示，但它证明该方法是有效的。未来计划例如下一代事件视界望远镜（ngEHT）和黑洞探测计划（Black Hole Explorer），都可以基于这项技术进一步开发。换句话说，以后我们就有机会用彩色看到黑洞的实时画面。相关研究成果即将发表在《The Astronomical Journal》期刊上。
（首图为示意图，来源：pixabay）
