針對近紅外光譜分析屬于微弱信號與多元信息處理的特點，基于全息凹面光柵理論，采用光學設計軟件CODEV,從初始結構出發(fā)，利用軟件強大的全局優(yōu)化功能，設計出一種用于近紅外光譜儀的平場全息凹面光柵，成功地減小了像差，解決了寬光譜、窄譜面展寬的矛盾，并充分利用了光譜信息，是一種高效率的分光光學系統(tǒng)結構。利用CODEV軟件，不需要求解復雜的像差方程，能對結果進行迅速評價，并可在設計中同時兼顧平場和提高分辨率的要求，極大地提高了工作效率。

　　一直以來，天文學家們一直都知道在M87星系的存在一個超大質(zhì)量黑洞，學術界則意見不一。一些意見認為這個黑洞大約具有30億個太陽質(zhì)量

　　"不過這還有很大的不確定性，"吉布哈特說。近日，他和他的同事們正式宣布了他們使用更的數(shù)據(jù)進行計算的結果。這些數(shù)據(jù)來自夏威夷雙子天文臺以及麥克唐納天文臺的觀測。計算顯示，M87中央黑洞的質(zhì)量不會小于66億倍太陽質(zhì)量，誤差正負4億倍太陽質(zhì)量。

　　對于一個距離我們僅有5000萬光年的星系，這個消息不壞。

　　吉布哈特在此間正在西雅圖召開的美國天文學會（AAS）冬季會議上對記者表示："在離開我們這么近的距離上，存在這樣的大質(zhì)量星系和黑洞，非常令人激動。你知道，這個距離真的就相當于是我們的后院一樣。"

　　這項研究已經(jīng)被《天體物理學雜志》接受，即將發(fā)表。

　　這是一幅藝術想象圖，模擬的是未來當我們的技術可以允許我們看到M87時將會看到的景象。大量氣體圍繞在中央黑洞周圍的吸積盤上，不斷流向黑洞視界范圍內(nèi)。圖像中間的黑色部分就是黑洞本身，即視界定義的范圍，在這一范圍以內(nèi)，任何物質(zhì)都無法逃逸。

　　這是其中一個新近發(fā)現(xiàn)的"雙黑洞".左側的圖像來自斯隆數(shù)字巡天項目（SDSS）。而右側的圖像來自凱克天文臺，其分辨率允許辨別出兩顆緊靠在一起的活動星系核，它們的強大能量來自黑洞的驅(qū)動。

　　觀測和計算過程

　　吉布哈特的小組運用了雙子望遠鏡上的一種設備，名為"近紅外場光譜儀".它能測量圍繞黑洞運行的恒星的速度。自適應光學系統(tǒng)是一種通過計算機控制的微調(diào)系統(tǒng)，從而大幅提高地面望遠鏡的成像質(zhì)量。

　　而另一方面，吉布哈特的同事，他的研究生杰里米·穆菲（Jeremy Murphy）則在麥克唐納天文臺，使用哈蘭·史密斯望遠鏡上的一臺設備來追蹤M87星系外緣恒星的運動狀態(tài)。VIRUS-P光譜儀收集"天空的星光",并判斷這整個星系的總質(zhì)量，包括圍繞星系邊緣分布的暗物質(zhì)。計算的結果是5.7萬億倍太陽質(zhì)量。

　　所有這些結果被輸入計算機以便生成一個電腦模型，的計算結果是一個約66億倍太陽質(zhì)量的黑洞，視界直徑達200億公里。"這差不多是冥王星軌道距離的三倍，這個黑洞能毫不費力地吞下整個太陽系。"

　　吉布哈特表示，他的小組的工作顯示了我們有能力判斷遙遠星系中黑洞的質(zhì)量，只要我們能運用高的設備測量出其周圍的恒星運動數(shù)值。他說："這給了我們信心去對更遙遠的星系進行測量研究。"

　　其中就有這樣一個星系，距離地球達35億光年，據(jù)稱含有一個180億倍太陽質(zhì)量的黑洞。如果被證實，這將使M87中央的超大質(zhì)量黑洞相形見絀。但是目前的這一估算值是建立在間接的數(shù)據(jù)基礎之上的，吉布哈特希望他能運用手的測量數(shù)據(jù)去做出更好的判斷。

　　直接觀測黑洞的嘗試

　　正如許多科幻迷們所熟悉的，黑洞是一種超級致密的奇異天體。黑洞可能形成于恒星生命的急速塌縮，或成為星系的超大質(zhì)量。目前，天文學家們已經(jīng)觀測到似乎源自黑洞的噴流和輻射現(xiàn)象，甚至還觀測到了圍繞黑洞運行的炙熱氣體吸積盤。但至今尚沒有一起黑洞的直接觀測記錄。

　　"目前尚沒有直接的證據(jù)證明黑洞確實存在，就觀測證據(jù)而言，是一片空白。"吉布哈特在雙子天文臺的一場發(fā)布會上說。"在現(xiàn)階段，為了確認黑洞的存在，我們采用的是排除法。也就是說，對于某些天文現(xiàn)象，除了黑洞，其他解釋看起來真的站不住腳。"

　　吉布哈特很希望自己能直接看到黑洞，或僅僅是它的視界邊界也行。我們所在的銀河系中心也有一個黑洞，不過要小得多，可能僅有400萬倍太陽質(zhì)量。這僅僅相當于M87中央黑洞估算值正負誤差范圍的1%.

　　不管你信不信，一些天文學家正在謀劃著實施一個宏偉的計劃，名為"視界望遠鏡"（Event Horizon Telescope），其目標就是對銀河中央的黑洞進行觀測。這項計劃需要調(diào)動甚長基線干涉儀（VLBI）的全部射電望遠鏡，并采用亞毫米波接收器。這樣就有可能獲得銀河中央黑洞視界范圍的圖像。

　　"我們還需要兩三年時間來實施這個計劃，"吉布哈特說。并且當視界望遠鏡準備就緒時，他希望M87將成為候選目標。"這可是目前我們所知清晰，的黑洞候選目標。"