人类首张黑洞照片面世在即 天文学家为你科普黑洞(2)

　　为了捕获第一张黑洞图像，全球超过200名科学家达成了EHT这一重大国际合作计划。EHT观测所利用的技术就是毫米波VLBI，目前其工作波段在1.3mm，并且将有望扩展到更短的0.8mm。

　　EHT合作者们在2017年4月份到多个世界上最高、最偏僻的射电天文台，以一种爱因斯坦永远也不会想到的方式去检验广义相对论。参与此次观测的包括位于世界6个地点的8个台站(Atacama Pathfinder Experiment, APEX; Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array, ALMA; IRAM 30-meter Telescope; South Pole Telescope, SPT; James Clark Maxwell Telescope, JCMT; Large Millimeter Telescope, LMT; Submillimter Array, SMA; Submillimeter Telescope, SMT)。其中，JCMT目前由东亚天文台负责运营，是中国大陆及台湾地区、韩国以及日本的共同合作项目。

　　2017年4月份参加EHT观测的8个台站，实线连接的为观测M87的7个台站，虚线连接的为观测一个校准源(3C279)的台站。图片来源：“First M87 Event Horizon Telescope Results I: The Shadow of the Supermassive Black Hole”。

　　6. 给黑洞拍照，难在哪里？

　　一是要选择合适的拍照对象——近邻的超大质量黑洞是完美的黑洞成像候选体；二是要共同合作组成一个超级大望远镜——视界望远镜(EHT)：三是必须在合适的观测波段——毫米波；四是面对VLBI所记录的庞大数据量，进行复杂的数据后期处理和分析，获取最终的黑洞图像。据介绍，2017年4月份的EHT观测中每个台站的数据率达到惊人的32Gbit/s， 8个台站在5天观测期间共记录约3500TB数据。天文学家打比方说，这么多数据如果是电影的话，至少要几百年才能看完。

　　7. 黑洞是什么？

　　理论上，黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体，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，天文学家们根据质量将宇宙中的黑洞分成三类：恒星级质量黑洞(几十倍至上百倍太阳质量)、超大质量黑洞(几百万倍太阳质量以上)和中等质量黑洞(介于前两者之间)。

　　致密天体根据质量的分类，图片来源：NASA

　　8.为什么要研究黑洞？

　　黑洞就在宇宙中，黑洞自身有一堆让人着迷的秘密，等着人类去研究。第一，在人类居住的银河系中中心就有一个超大质量黑洞，它的质量大约400多万倍太阳质量；第二，这颗超大质量黑洞会影响人类的生活吗？第三，银河系中除了这个超大质量黑洞外，还有很多恒星级黑洞，它们和人类有关系吗？第四，黑洞和它所在的星系之间究竟有什么关系，这也是天文学家非常关心的领域。

　　遥远宇宙中拥有巨大黑洞的类星体示意图(图片制作人：李兆聿。背景图片来源于NASA/JPL-Caltech和Misti Mountain Observatory) 

　　9. 如何确认黑洞的存在？真的有黑洞吗？

　　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？在这次拍照前，天文学家们是通过各种间接的证据来表明黑洞的存在，主要有三类代表性证据。

　　第一，恒星、气体的运动透露了黑洞的踪迹。黑洞有强引力，对周围的恒星、气体会产生影响，于是我们可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在。

　　第二，根据黑洞吸积物质(类似于“吃东西”)发出的光来判断黑洞的存在。

　　第三，通过看到黑洞成长的过程“看”见黑洞。