首张黑洞照片问世！南大教授参与EHT项目
历史性的一刻！北京时间4月10日21点整，全球新闻发布会宣布一项“开创性”的重大成果——首张黑洞照片问世！
此前，对于黑洞长什么样，人们总是有着这样那样的幻想，有的说像喷泉，有的说像甜甜圈……
这一次，直击黑洞！这是人类第一次看到黑洞的真实样子。这张“照片”的问世，是对爱因斯坦广义相对论的又一极限验证，也是人类在迈向宇宙的漫漫征途中，竖立起的又一里程碑。
图片来源：视觉中国
真身在这里！
图片来源：视觉中国
此次露面的黑洞学名是银河系中心超大质量黑洞人马座A，其质量是太阳质量的400万倍，它的大小与水星轨道的大小相似，距离地球约26000光年。今晚，比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿地的分会场以英语、西班牙语、汉语和日语四种语言进行了直播。
由事件视界望远镜（EHT）捕获的首张黑洞照片，有可能是今年最重要的科学发现之一。根据资料显示，黑洞照片的“冲洗”用了约两年时间。
我们曾经在各种教科书或者科普读物上见到的黑洞，都是来自科学家和艺术工作者的设计和想象。黑洞有多“黑”？这张照片到底是怎么拍出来的？如果真的掉进黑洞，过程和看到的景象是《星际穿越》中所演的这样吗？南京大学天文学专家李志远今天也在发布会现场，作为江苏唯一的专家，他参与了此次事件视界望远镜（EHT）项目的研究。今天，李志远和中科院紫金山天文台研究员刘四明为大家做了解读。
理论上，黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。黑洞是一种质量极大的天体，具有非常强的引力，在其周围一定区域内，它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围，该势力范围称作黑洞的半径或称作事件视界（event horizon）。
宇宙中，根据质量天文学家们将宇宙中的黑洞分成三类：恒星级质量黑洞（几十倍-上百倍太阳质量）、超大质量黑洞（几百万倍太阳质量以上）和中等质量黑洞（介于两者之间）。
黑洞的名字，乍一听，黑的洞，那是不是表明没法看见；如果没法看见，那怎么就知道它存在呢？
其实，黑洞不黑，刘四明研究员介绍，黑洞被科学家发现，是因为它实在太亮了。“黑洞”的概念，最早是在1916年由德国天文学家卡尔•史瓦西通过计算得出的，他发现，如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇异的现象，即在这个空间点周围存在一个界面——“视界”。一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰•阿奇博尔德•惠勒命名为“黑洞”。
黑洞的亮光，并不是自己发出的，这些光亮来自被黑洞的引力所吸引的热气体。黑洞有着非常强的引力，它能够将周围的气体撕扯到它自己身边，产生一个围绕黑洞旋转的气体盘，名叫吸积盘。当吸积气体过多，一部分气体在掉入黑洞视界面之前，在旋转磁场的作用下会沿着吸积盘转动轴方向被抛射出去，形成喷流。吸积盘和喷流两种现象都因气体摩擦而产生了明亮的光与大量辐射，这就是我们在各种黑洞的模拟图片中见到的一圈圈的光亮。黑洞到底在哪里，这个问题自然迎刃而解了。
通过“甚长基线干涉技术”(VLBI) 和全球多个射电天文台的协作，构建一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜——事件视界望远镜（EHT）。EHT是个由全球200多位科研人员共同达成的重大国际合作计划，EHT的建设和此次拍摄的黑洞照片是全球很多人花了很多时间和精力才凝结的一个成果。但这只是一个开始，未来EHT还会带来更多前所未有的科学成果。
太空中的黑洞远不止一个。刘四明研究员介绍，几乎所有的星系都有一个非常大的黑洞。黑洞到底有多大呢？“小号”的黑洞质量大约是太阳的几百万倍，而“大个头”的黑洞，质量能达到太阳的几十亿倍。
选个“大块头”来拍照片，成像效果应该会更好一些吧？这个猜想在天文学上是个误区。科学家选定“模特”的标准，不是看天体质量的大小，而是根据天体在天空中的张角来决定。刘四明以本次被“拍照”的两个黑洞为例，其中一个黑洞在银河系的中心，约为400万个太阳质量。另一个黑洞则在一个射电星系，约为40亿个太阳质量。“射电星系里的黑洞远比银河系的要大，我们从地球上看过去，观测的距离也更远，但是在成像时，两个黑洞的大小是差不多的。”为了方便大家理解，他以大家常见的太阳和月亮举例，从地球上看过去，太阳和月亮差不多大，但实际上太阳远比月亮要大得多，这就和太阳与月亮到达地球的不同距离有关。
根据先前公开的信息，科学家们给黑洞拍照的过程长达两年之久，为什么科学家们要这么执着给黑洞拍照呢？刘四明解释，科学界给黑洞拍照的念头，至少存在了30年了。爱因斯坦在相对论中就曾经预言过黑洞的存在，尽管科学界已经普遍达成共识，但对于公众来说，还是有着质疑的声音。怎样更好的证明黑洞的确曾在？拍张照“有图有真相”肯定最有说服力。
然而，这张照片的拍摄难度可不是一般的大。黑洞离我们实在太远了，哪怕是“够档次”的天文望远镜，分辨率依然不够。科学家们估计，至少得地球那么大的天文望远镜，才能达到给黑洞拍照的条件。
现有的单个望远镜肯定是不够了，咋办？这一次给黑洞拍照，科学家们就想出了“化整为零”的方法，麻省理工学院的科学家们联合了其它研究机构的科研人员，开展了“事件视界望远镜”项目，在全球多地布下了8个亚毫米射电望远镜，同时对黑洞展开观测。今天晚上大家看到的黑洞“真容”，就是望远镜“8兄弟”齐心协力的结果。
南京大学天文专家李志远长期研究银河系中心黑洞（EHT的主要观测目标之一）以及与之类似的近邻星系中心黑洞，在此次发布的系列论文中，共有13位来自中国大陆科研单位的研究人员署名，他是其中之一，也是江苏省唯一一个，代表南京大学，“我个人参加了EHT项目中的多波段科学工作组以及活动星系核工作组。”他介绍，其中位于夏威夷的James Clark Maxwell毫米波望远镜由东亚天文台负责运行，而中国是东亚天文台联盟的成员之一，南京大学是位于西班牙的IRAM 30米望远镜的成员伙伴。
这么多年来，科学家们有过不同的观点，喷泉、甜甜圈甚至是一块石头的模样，都曾经被人“提名”作黑洞的外形。在科学上，黑洞的本质其实只是一个“奇点”——体积很小，却拥有着超大的质量。
大家见到的照片，将会是黑洞“人生”中的第一张照片，和大家想象的按个快门，咔嚓一下的成像并不一样，这张照片“洗照片”的过程比“拍照片”还要艰难。刘四明介绍，此次的“拍摄”是科学家们的一次实景“描绘”，来自8个观测点的天文望远镜将观测到的电磁波集中“反馈”，利用对这些电磁波信号的分析，科学家们可以获得和黑洞附近高温物质分布有关的一些物理量，再结合多年来不断完善的黑洞理论模型，通过模拟观测过程，模拟量可以和观测量比对，得到黑洞成像。
但刘四明认为，由于这些数据来自8个观测点，因此照片在“精细程度”上是需要打个问号的。未来，伴随着科学技术的更加成熟，我们或许能够为黑洞拍出“清晰度”更高的照片。刘四明表示，逐步解锁对黑洞的认知，将有助于我们理解星系的形成和演化，银河也许不再那么神秘陌生了。
掉进黑洞，你想象的“穿越时空之旅”也许并不存在。刘四明表示，这种假象在理论上有一定的可能性，但在天文观测上还没有发现足够的证据。因此，《星际穿越》的脑洞，咱们还可以继续开下去。
黑洞的首张“证件照”，是人类认知黑洞的重要一步，但也仅仅是个开始……未来，有关黑洞的更多谜团，还在等待人类“解锁”。
内容来源：南京日报全媒体记者 毛庆 谈洁、科技日报、新华网
图片来源：视觉中国
编辑：南京日报新媒体编辑 高正阳
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