問:臺灣在 取得首張黑洞圖像的EHT望遠鏡計畫中的貢獻是什麼?
答:中研院天文所在EHT董事會13席成員組織中,除本身佔有一席以外,也是另一席位「東亞天文臺」成員機構之一。
EHT合作計畫成立於2017年,設有董事會,董事會職責為管理督導組織發展方向。
中央研究院院士暨中研院天文所特聘研究員賀曾樸,是13位EHT董事會成員之一。
現為中研院天文所特聘客座研究員的井上允博士,退休前是中研院天文所特聘研究員,他也是EHT董事會成員之一。
中研院天文所列席在EHT的科學委員會上的有:中研院天文所副研究員淺田圭一博士、中研院天文所資深研究天文學家包傑夫。
關於臺灣對這張黑洞影像的貢獻,我們參考一下井上允和賀曾樸這兩位國際天文物理學家的說明:
井上允博士表示,「在2017年的EHT觀測中,一共有8個望遠鏡參與了觀測。從一開始,格陵蘭望遠鏡的目標就是要觀測M87黑洞。格陵蘭望遠鏡是從2018年起加入EHT觀測的,當然也是EHT重要成員。目前中研院天文所透過4座望遠鏡支援EHT全球觀測計畫,即:1.次毫米波陣列望遠鏡(SMA)、2.阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡(ALMA)、3.格陵蘭望遠鏡(GLT)、4.詹姆士克拉克麥斯威爾望遠鏡(JCMT)。其中前三座望遠鏡都是從最初的興建階段開始,天文所就一直參與迄今。」
至於詹姆士克拉克麥斯威爾望遠,院士賀曾樸進一步說明表示,「JCMT是從2015年開始成為『東亞天文台』的一部分」,賀院士為東亞天文臺創始臺長,他目前也擔任著JCMT台長一職。東亞天文臺藉 JCMT 的特長基線計畫,將所有東亞地區的特長基線成員機構都納入了EHT計畫中。賀院士過去曾主持SMA和GLT的興建,也主導臺灣加入ALMA計畫。
從整個EHT望遠鏡網路的布局來看,由臺灣主導或協同運作的這四個望遠鏡,各有其特色及重要性:SMA和JCMT,同樣位於夏威夷的毛納基峰山頭,兩者為EHT中基線距離最短的,而這兩個望遠鏡同時也都是EHT東西向最長基線的端點。 ALMA端點,在整個陣列中扮演最重要的角色,因為它的集光面積很大,所有其他望遠鏡都受惠於ALMA的大集光面積,靈敏度都獲得增強。GLT,則提供EHT望遠鏡網路最北的一個端點。
中研院天文所GLT/VLBI 計畫研究科學家中村雅德博士表示:「2009年,井上允博士在中研院天文所建立了一支特長基線科學團隊,我和淺田圭一從那時起就帶著科學團隊開始做M87黑洞的研究,開始時是從較低的電波頻段。未來,若需要從2017年EHT觀測資料中去進一步了解M87黑洞自旋,先前我和淺田所取得的結果,將成為關鍵資料。我們的團隊在國際上已獲公認是在M87黑洞研究領域中居領導地位的研究團隊。 」
(來源:GLT團隊, ASIAA EPO 黃珞文整理)
問:是那些人在哪些方面有貢獻?
答:中研院天文所許多格陵蘭望遠鏡計畫團隊的成員同時也在EHT裡完成了一些重要工作和貢獻,還有些科學家或工程技術專家,因為有他們的協助,我們才能夠建造出讓我們能加入EHT團隊所需要的望遠鏡和儀器系統等。此外,SMA,ALMA和GLT在興建過程中獲得中研院和科技部大力支持,我們長期以來和國家中山科學技術研究院(NCSIST)有深入的合作。以上種種因素,造就臺灣在EHT團隊中不斷積極活躍,且在這次舉世注目的突破中發揮關鍵作用。
GLT團隊成員在EHT計畫中也貢獻成果的包括:中村雅德博士,著墨於黑洞噴流和吸積流;井上允和郭政育(中山大學)協助ALMA phase-up計畫,將ALMA轉換成為以一座有88公尺集光面積的望遠鏡;淺田圭一和中村雅德撰寫了EHT科學觀測提案書;實際執行EHT觀測的是松下聰樹和淺田圭一。負責資料調校及成像工作的是小山翔子、郭駿逸、羅文斌(台大博班學生)。包傑夫和淺田圭一則負責主持了將研究成果撰寫成2019年4月份所發表的幾篇論文。
科學和工程團隊協助臺灣團隊製作出能參與EHT觀測的儀器和望遠鏡,這些同仁是(按姓氏筆畫順序排列,先中文後英文):王明杰博士、江宏明、李昭德博士、松下聰樹博士、張書豪、陳明堂博士、陳重誠、游晨佑、黃智威博士、黃耀德、劉冠宇博士、蕭仰台、韓之強、魏大順、Ryan Chilson、Derek Kubo、Dr. Patrick M. Koch、Pierre Martin-Cocher、George Nystrom、Peter Oshiro、Philippe Raffin、Ramprasad Rao、Ranjani Srinivasan。
中山科學院幫我們打造出世界一流水準的天線和接收機 ,這幾位是:韓國璋博士、張志成、張松助、荊溪暠博士、劉慶堂、呂理銘等。
(來源:GLT團隊, ASIAA EPO 黃珞文整理)
問:台灣在此項研究扮演的角色?
答:經由 EHT 的合作,研究結果使人類第一次能驗證黑洞是否存在於宇宙--一如理論所預測。同時,這也是愛因斯坦的廣義相對論問世百年後,對該理論再一次的科學驗證,台灣的天文學家、工程師、整個研究團隊,以及其它地區的合作夥伴們,一同擴展了人類最尖端、最前緣的科學知識。在考量我們目前的能力、人力、及經濟範圍,以及主流科學的進展下,台灣的天文學者投入的研究資源與人力,成就能夠帶給人類知識突破性發展。這是台灣身為地球村的一份子,帶給國際社會最有價值的貢獻(陳明堂)
問:臺灣對 EHT 的貢獻?
答:中研院天文所長期投入對黑洞的研究,參與 EHT 的觀測工作已經歷數年的時間。此次的EHT成果發表結果源自於全球 8 個觀測站實行觀測。其中包括我們在夏威夷運轉的 「次毫米波陣列望遠鏡」 、東亞天文台的「 詹姆士克拉克麥克斯威爾望遠鏡 」(James Clerk Maxwell Telesceop: 簡稱為 JCMT),還有國際一同合作建造,臺灣也參與其中的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡, “Atacama Large Millimeter Array” (ALMA,位於智利)。
另外的好消息是我們最新在北極建造的 “格陵蘭望遠鏡” 已經在 2018 加入 EHT的觀測。目前觀測資料正在處理當中。我們預期由於格陵蘭望遠鏡的加入,EHT 的解析能力將最多可以提高到10倍。(陳明堂)
Question: What is the Taiwanese contribution in the EHT?
Answer: Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) is a stakeholder institute, and is a partner of another stakeholder institute, the East Asian Observatory (EAO), within the 13-member Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration.
The EHT Collaboration was established in 2017. Dr. Paul T.P. Ho (AS Academician and Distinguished Research Fellow) and Dr. Makoto Inoue (Distinguished Visiting Scholar and former Distinguished Research Fellow) are members of the EHT Board, which oversees the management and direction of the EHT. Dr. Keiichi Asada (Associate Research Fellow) and Dr. Geoffrey Bower (Adjunct Research Fellow and Research Scientist) are members of the EHT Science Council.
“Eight telescopes have joined in this 2017 EHT observation. Starting in 2018, the Greenland Telescope (GLT) has also become an important element of the EHT, aiming at M87 from the beginning,” said Dr. Inoue. “The ASIAA supports four of the current key telescopes of the EHT, namely SMA, ALMA, JCMT, and GLT. ASIAA participated in the construction and operation of SMA, ALMA, and GLT from the very beginning.”
“Since 2015, JCMT became part of the East Asian Observatory (EAO),” mentioned Academician Paul Ho, who is the founding Director General of EAO and the Director of JCMT. “EAO has incorporated all the East Asian VLBI communities into the EHT project via their participation on the JCMT VLBI efforts.” He also led the construction of SMA and GLT, and the participation in ALMA project for Taiwan. Separation between SMA and JCMT provides the shortest baseline of EHT, while these two telescopes anchor the longest east-west baselines of EHT. ALMA provides the most important anchor because of its large collecting area, which enhances the sensitivity of every other telescope. GLT provides the northernmost station of the EHT.
“In 2009, Makoto Inoue started the VLBI science team in ASIAA, and since then Keiichi Asada and I have led this science team to conduct the study of M87, starting from lower (mm to cm) frequencies,” said Dr. Masanori Nakamura, the GLT/VLBI Project Research Scientist of ASIAA. “Our previous results will be a key for further understanding the black hole spin in M87 with this EHT 2017 result. Our group is now internationally recognized as one of the leading research groups of the M87 research in the world.”
Many GLT project members also worked for EHT, and many science and/or engineering faculties and staff members enabled us to construct our telescopes and instrument systems that joined EHT.
For example, the GLT project members who also worked for EHT on the theory of black hole jets and accretion flows are: Dr. Masanori Nakamura. The ones helped in the phase-up of ALMA into an equivalent 88m single telescope are: Dr. Makoto Inoue, Prof. Cheng-Yu Kuo of the National Sun Yat-Sen University. Some formulate the EHT science proposals: Drs. Keiichi Asada and Masanori Nakamura, some executed the EHT experiments: Drs. Satoki Matsushita and Keiichi Asada. On the calibration and imaging of the data, there are postdoctoral fellows Drs. Jun Yi Koay, Shoko Koyama, and NTU PhD student Wen-Ping Lo -- they were among the first to actually see the image of the black hole shadow. Some of them also led teams to write the EHT papers that were published in April of 2019 (Drs. Geoffrey Bower, Keiichi Asada).
On facilitating the telescope and instrumentation required for us to join the EHT, science and engineering members are essentially important, these people are Drs. Ming-Tang Chen, Chih-Wei L. Huang, Patrick M. Koch, Satoki Matsushita, Ramprasad Rao, Ming-Jye Wang, and Mr./Ms. Shu-Hao Chang, Chung-Cheng Chen, Ryan Chilson, Chih-Chiang Han, Yau-De Huang, Homin Jiang, Derek Kubo, Chao-Te Li, Kuan-Yu Liu, Pierre Martin-Cocher, George Nystrom, Peter Oshiro, Philippe Raffin, Yang-Tai Shaw, Ranjani Srinivasan, Ta-Shun Wei, Chen-Yu Yu.
(source: ASIAA GLT team)