人類首張黑洞照片面世 究竟長啥樣？

黑洞終於亮相了，北京時間4月10日晚9點，包括中國在內，全球多地天文學家同步公布了黑洞「真容」。

澎湃新聞消息，當日中國科學院上海天文台天文大廈三樓同步發布了人類首張黑洞照片。

「現在看到的照片大體來說有兩個部分，嚴格來說是兩個結構。」中國科學院上海天文台研究員袁峰在現場說，一部分是中心區域不太發光的陰影，另一部分是圍繞這個陰影的發亮的圓環。圓環發的光就是從吸積盤上發出的，而黑色的陰影要比黑洞本身要大幾倍，這證實了愛因斯坦廣義相對論的預言。

該項目成立於2017年，名為「事件視界望遠鏡項目」（Event Horizon Telescope，簡稱EHT）。旨在通過聯合全球多地的8組天文望遠鏡，構建一個口徑等同於地球直徑的「虛擬」望遠鏡，從而收集海量數據，並勾勒出黑洞的模樣。EHT的「八個鏡頭」位於美國、墨西哥、智利、南極等地，而「沖洗」這張照片就花費了兩年的時間。

全世界200多位科學家合作完成的一項重大天文學成果——人類首張黑洞照片，北京時間4月10日晚在全球多地同步發布。中科院上海天文台供圖

給黑洞拍照的「神器」是什麼樣的存在？

事實上，這是一個虛擬的望遠鏡網路。澎湃新聞報道，全球一共60多個研究機構參與了研究，其中包括中國科學院下屬的上海天文台、雲南天文台等機構，以及華中科技大學、南京大學、中山大學、北京大學、中國科學院大學、台灣大學等高校。

照片為什麼難拍？

《中國青年網》報道稱想觀測遙遠的黑洞，依靠目前地球上任何單個望遠鏡遠遠不夠。

在過去10多年時間裡，麻省理工學院（MIT）的科學家們聯合了其他研究機構的科研人員，開展了「事件視界望遠鏡」項目，全球各地8個射電望遠鏡同時對黑洞展開觀測。

為了增加空間解析度，以看清更為細小的區域，科學家們在此次進行觀測的望遠鏡陣列里增加了位於智利和南極的望遠鏡。

在所有參與觀測的望遠鏡當中，智利的ALMA毫米望遠鏡是最為重要的一個，因為它的靈敏度是目前單陣列望遠鏡當中最高的。但它的檔期非常滿。ALMA望遠鏡排滿了一系列觀測計劃，所以此次黑洞視界面的觀測，ALMA望遠鏡只計划進行四五天，其中兩個晚上觀測銀河系中心黑洞SgrA*，剩下的時間留給星系M87黑洞。

要保證所有8個望遠鏡都能看到這兩個黑洞，留給科學家們的觀測窗口期非常短暫，每年只有大約10天時間。

8個望遠鏡組成的國際部隊，不能直接看到黑洞，但它們將收集大量關於黑洞的數據信息，勾勒出黑洞的樣子。

洗照片，少則半年，長則兩年，給黑洞拍張照片不容易，「洗照片」更是耗時漫長。

對於此次跨越南北半球的事件視界望遠鏡觀測，因其所涉及的站點區域非常廣闊，所產生的數據量將十分龐大。事件視界望遠鏡每一個晚上所產生數據量可達2PB (2000000GB)。幫助科學家找到「上帝粒子」的歐洲大型質子對撞機，一年產生的數據量也就這個量級。

在觀測結束之後，各個站點收集的數據，被彙集到兩個數據中心——位於美國麻省的Haystack天文台和德國波恩的馬普射電所。在那裡，大型計算機集群將會對數據時間進行合併與分析，從而產生一個關於黑洞的圖像。這一分析所需的時間少則半年，長則數年。

最終我們等了這張照片兩年。

相關知識：

1、黑洞究竟是什麼？

理論上，黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言存在的一種天體。它具有的超強引力使得光也無法逃脫它的勢力範圍，該勢力範圍稱作黑洞的半徑或稱作事件視界。

宇宙中，根據質量天文學家們將宇宙中的黑洞分成三類：恆星級質量黑洞(幾十倍至上百倍太陽質量)、超大質量黑洞(幾百萬倍太陽質量以上)和中等質量黑洞(介於兩者之間)。

2、黑洞是怎麼形成的？

當一顆恆星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料，由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直到最後形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。而當它的半徑一旦收縮到一定程度，質量導致的時空扭曲就使得即使光也無法向外射出——「黑洞」就誕生了。

3、為什麼要研究黑洞？

霍金藉助量子力學，證明了黑洞有一定的溫度，這跟它們表面的引力相關。事實上，專門有一個名為「黑洞熱力學」的研究領域，致力於研究黑洞解的幾何特徵與我們熟悉的熱學特徵（比如溫度、能量和熵）之間的精確對應關係。

研究黑洞，不僅是因為我們對黑洞是否是黑的不得而知，我們還有一系列的問題：有朝一日，黑洞能否為我們所用？黑洞的內部到底是什麼？掉入黑洞究竟會怎樣？有沒有可能我們已經身處黑洞之中卻渾然不覺？