類史上首張黑洞照片面世！

北京時(shí)間10日晚9時(shí)許，包括中國在內(nèi)，全球多地天文學(xué)家同步公布首張黑洞真容。

這一由200多名科研人員歷時(shí)10余年、從四大洲8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)“捕獲”的視覺證據(jù)，有望證實(shí)愛因斯坦廣義相對(duì)論在極端條件下仍然成立。

人類首次“看見”黑洞 愛因斯坦又說對(duì)了

這是人類第一次凝視曾經(jīng)只存在于理論中的天體——黑洞，一種體積極小、質(zhì)量極大的天體，如同一個(gè)宇宙“吞噬之口”，連光也無法逃逸。

露出真容的黑洞，位于室女座一個(gè)巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽的65億倍。它的核心區(qū)域存在一個(gè)陰影，周圍環(huán)繞一個(gè)新月狀光環(huán)。

百余年前，愛因斯坦的廣義相對(duì)論率先對(duì)黑洞作出預(yù)言，從此成為許多科幻電影的靈感源泉。科學(xué)家陸續(xù)通過一些間接證據(jù)證實(shí)了黑洞的存在，但人類始終沒有真正“看到”過黑洞。

“這是人類獲得關(guān)于黑洞的第一個(gè)直接視覺證據(jù)，證實(shí)了愛因斯坦廣義相對(duì)論在極端條件下仍然成立。”參與國際合作的中方科學(xué)家、中國科學(xué)院上海天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)沈志強(qiáng)說。

質(zhì)量極其巨大的黑洞，是宇宙中的神秘存在。這次通過分布全球的觀測(cè)點(diǎn)組成一個(gè)口徑如地球大小的虛擬望遠(yuǎn)鏡——黑洞事件視界望遠(yuǎn)鏡，順利實(shí)現(xiàn)在1.3毫米波長(zhǎng)的觀測(cè)，并經(jīng)過長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)分析，成功“捕獲”黑洞的影像。

由于需要極高的靈敏度，組成全球網(wǎng)絡(luò)的8個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡分布在多個(gè)高海拔地區(qū)，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的內(nèi)華達(dá)山脈、智利的阿塔卡馬沙漠、南極點(diǎn)等。“這些望遠(yuǎn)鏡的分辨率相當(dāng)于能在黑龍江漠河閱讀南沙群島上的一張報(bào)紙。”中方科學(xué)家、上海天文臺(tái)研究員路如森說。

“看”得遠(yuǎn)、“看”得清仍然不夠，給黑洞拍照還要“看”得準(zhǔn)。“觀看電視節(jié)目要選對(duì)頻道，黑洞影像也必須在合適的波段才能觀測(cè)。”路如森說，最佳波段在1毫米附近，這一波段的黑洞光環(huán)最明亮，而背景“噪音”又最小。

該國際合作項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、哈佛大學(xué)教授謝潑德·多爾曼表示，過去10多年里，技術(shù)的突破、全球天文臺(tái)的合作等，讓人類最終打開了一個(gè)觀測(cè)黑洞的全新窗口。

黑洞入門到高級(jí)談資，看看你在哪個(gè)級(jí)別

作為人類首張黑洞照片，看起來似乎比電影中的黑洞更夢(mèng)幻。跟你想象中的一樣嗎？

無論在你想象中是什么樣子的，這絕對(duì)都是人類的高光時(shí)刻——

在你奔走相告前，我們備好了從入門級(jí)到初級(jí)、從中級(jí)到高級(jí)的談資，下面請(qǐng)對(duì)號(hào)入座，看看你在哪個(gè)級(jí)別。

入門級(jí)：黑洞是怎么形成的？

當(dāng)超大質(zhì)量的恒星衰老時(shí)，它的熱核反應(yīng)耗盡了中心的燃料，在外殼的重壓之下，恒星會(huì)發(fā)生坍縮，最后形成體積接近無限小密度幾乎無限大的質(zhì)點(diǎn)，這就是奇點(diǎn)。

黑洞，所有的質(zhì)量都集中于此。奇點(diǎn)周圍會(huì)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的引力界面，光也無法逃脫，黑洞就這樣誕生了。

這種天體的存在以極端的方式影響著周圍的環(huán)境，對(duì)周圍的恒星、氣體的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生巨大影響，黑洞周圍還會(huì)產(chǎn)生明亮的吸積現(xiàn)象，以及非常壯觀的噴流現(xiàn)象，這些奇美的宇宙現(xiàn)象也間接暴露了黑洞的存在。

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員茍利軍：光既然都逃脫不出來的時(shí)候，我們就看不到，它是一個(gè)黑色的球體，另外一方面東西掉進(jìn)去就出不來，所以我們稱之為叫做黑洞。

黑洞是從廣義相對(duì)論推演出來的，沒錯(cuò)最開始就是人類猜想出來的……

然而后來發(fā)現(xiàn)，一切好像都和我們猜想的是一致的！

中科院上海天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)EHT國際合作成員沈志強(qiáng)：按照愛因斯坦理論，盡管黑洞在這個(gè)視界里面是任何光線都出不來，但是在黑洞的邊緣，很靠近黑洞的周圍，它的強(qiáng)引力場(chǎng)會(huì)使得光線產(chǎn)生彎曲，或者會(huì)產(chǎn)生一種透鏡效應(yīng)。

讓時(shí)空彎曲，并將周圍的氣體吸積進(jìn)來，發(fā)出強(qiáng)烈的電磁波輻射。如此一來，黑洞就像沉浸在一片類似發(fā)光氣體的明亮區(qū)域內(nèi)，會(huì)形成一個(gè)類似陰影的黑暗區(qū)域。

而這些黑洞陰影，是我們能看到的最接近黑洞本身的圖像。“事件視界望遠(yuǎn)鏡”也正是通過對(duì)黑洞陰影直接成像，揭示了黑洞的巨大質(zhì)量等很多神秘信息。

初級(jí)：這次被拍到的黑洞是誰？

雖然名字都叫黑洞，但長(zhǎng)得可不一樣。就像人有高矮胖瘦之分，黑洞家族也可分為三類：

第一類：個(gè)頭和質(zhì)量最小的——恒星級(jí)黑洞（質(zhì)量是太陽的幾十倍~上百倍）；

第二類：身材中等的——中等質(zhì)量黑洞（質(zhì)量大約是太陽的幾千倍~幾萬倍）；

第三類：黑洞中的巨無霸——超大質(zhì)量黑洞（質(zhì)量在太陽的幾百萬倍以上）。

恒星級(jí)黑洞太小了，以現(xiàn)有的技術(shù)，直接拍到它們的真容幾乎不可能。

所以昨天亮相的主角，是超大質(zhì)量黑洞！

超大質(zhì)量黑洞可以算是大BOSS，這種級(jí)別的黑洞，甚至有上百億個(gè)太陽質(zhì)量之巨！

這一次聯(lián)合觀測(cè)的兩大候選黑洞，就是位于銀河系中心的Sgr A*黑洞和銀河系外的M87黑洞！

可以看到，Sgr A*離我們近，但質(zhì)量小，M87雖然離得遠(yuǎn)，但質(zhì)量夠大！在地球上看兩者大小比較接近，因此就成了拍照的首選！

M87的黑洞質(zhì)量大約是太陽的64億倍，也是宇宙中最大的黑洞之一，而科幻電影《星際穿越》中的卡岡圖雅黑洞也不過是太陽質(zhì)量的1億倍！

中級(jí)：黑洞是怎么被拍到的？

黑洞是一種質(zhì)量極大的天體，具有非常強(qiáng)的引力，在它周圍的一定區(qū)域內(nèi)，連光也無法逃逸出去，這個(gè)邊界稱為“事件視界”。

“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目由全球多個(gè)國家和地區(qū)的科研人員組成，他們利用分布在世界各地的射電望遠(yuǎn)鏡，組成一臺(tái)巨大的虛擬望遠(yuǎn)鏡，其口徑相當(dāng)于地球直徑。

2017年4月，“事件視界望遠(yuǎn)鏡”啟動(dòng)對(duì)黑洞拍照，“沖洗”用了約兩年時(shí)間，包括中國科學(xué)院上海天文臺(tái)在內(nèi)的一些國內(nèi)機(jī)構(gòu)參與了此次國際合作。

高級(jí)：為什么照片要“洗”2年？

簡(jiǎn)單來說，就是需要修圖——

因?yàn)榕c其說是拍照片，倒不如說是測(cè)了一大堆的數(shù)據(jù)，必須要做可視化處理。這個(gè)數(shù)據(jù)非常非常非常地大……

而且，地球上沒有人知道這圖到底對(duì)不對(duì)啊，所以科學(xué)家還得使用不同的解題思路，驗(yàn)證結(jié)果對(duì)不對(duì)。

這幾年，多國的科研團(tuán)隊(duì)就是分頭再做這些處理和驗(yàn)證的事情。

有人疑問耗費(fèi)這么多時(shí)間精力去拍一張照片到底有什么用。

黑洞來自于相對(duì)論，相對(duì)論作為基礎(chǔ)物理學(xué)理論是否準(zhǔn)確，事實(shí)上影響著地球上一切，包括通信、能源，等等。

而且從科學(xué)上說，并沒有“有用”“無用”之分，一切未知都值得去探索。

作為廣義相對(duì)論最重要的預(yù)言之一，黑洞一直是最神秘，甚至最令人神往的存在。

（封面圖來自：攝圖網(wǎng)）