看见黑洞

上帝说，要有光，于是就有了光。

 

有一个地方可能除外。黑洞具有非常强大的引力场。使得光都无法逃脱它的势力范围。这个势力范围，就叫做事件视界。

 

这也让黑洞成为了宇宙中为神秘的天体之一。2015年电影《星际穿越》中对黑洞形象的描画，更是令无数人浮想联翩。

 

然而，真实的黑洞到底长什么样？4月10日，事件视界望远镜（EHT）国际合作组织在全球六地同步召开新闻发布会，宣布他们已经捕获了首张黑洞照片。《天体物理学杂志通信》以特刊的形式通过六篇论文发表了这一重大成果。

 

黑洞，只是说说而已？

 

黑洞并不是一个什么新鲜词儿。在理论上，他是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。根据质量，天文学家将宇宙中的黑洞分为恒星级质量黑洞（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）三类。

 

证明黑洞的存在天文学家孜孜不倦的追求，但受到观测手段的限制，直到上世纪60年代，科学家对黑洞都还只能是“说说而已”。

 

“很久之后人类才意识到，原来可以通过技术的革新，在宇宙中搜寻这个黑洞。”中国科学院上海天文台台长沈志强说。

 

但这一过程并不顺利。

 

由于黑洞是一个完全黑暗的天体，在一定范围内，就连光线都无法从中逃脱。此外，由于黑洞距离地球非常遥远，以往的天文观测设备想要看到黑洞，可以说是“心”有余，而分辨率不足。

 

因此，天文学家只能通过寻找一些间接证据来证明黑洞的存在，比如观察周围恒星运动、吸积盘、喷流乃至引力波等等。

 

好奇的人类怎会止步于此？近年来，他们开始着手于一个宏伟的计划。

 

跟地球一样大的望远镜

 

为了能“看到”黑洞，全球200多名科学家组成了EHT合作组。2017年4月，他们挑选了世界上多个海拔最高、位置最为偏僻的射电天文台，包括夏威夷和墨西哥的火山、亚利桑那州的山脉、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠以及南极点共计6个地区8个台站，打算以一种爱因斯坦从未想过的办法观测黑洞。

 

“黑洞的观测要求非常高，而地球受到大气层的保护，很多电磁波无法穿透大气，只有在海拔三四千米的山上，才有可能观测到这些信号。”沈志强告诉《中国科学报》记者。

 

地址选定后，科研人员使用了甚长基线干涉测量技术使世界各地的射电望远镜实现组网，并进行同步观测，同时利用地球自转，组成了了一个口径如地球大小、观测波段是 1.3 毫米的虚拟望远镜，其精度，足以让一个人在巴黎的咖啡馆阅读纽约的一张报纸。

 

“这些望远镜并没有实际连接起来。”中科院上海天文台研究员路如森说，“它们之间是借助氢原子钟进行精确计时，实现了数据记录的同步。所有的数据被汇总起来之后，科学家利用新型的计算工具，最终生成了黑洞的图像。”

 

真身现身

 

这个巨大的望远镜所达到的灵敏度和分辨率是前所未有的，在这只“大眼睛”的帮助下，科学家终于见到了黑洞的“真身”。

 

这张图片揭示了室女座星系团中超大质量星系 M87中心的黑洞，这个黑洞距离地球5500万光年，质量为太阳的65亿倍。