事件地平線望遠鏡是一個橫跨全球的8個無線電觀測站組成的觀測網絡。它將目光投向了一對龐然大物：人馬座A*，這是銀河系中心的超大質量黑洞；以及M87星系中一個更大的黑洞，距我們約有5350萬光年。

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2017年4月，天文臺聯合觀測了黑洞的活動視界。那是引力極爲強大，以至於光都無法逃逸的邊界。經過近兩年的數據渲染，科學家們正準備在今年4月份發佈第一批圖像。

科學家們希望這些圖像能告訴我們：黑洞到底是什麼樣子的？廣義相對論能支撐黑洞嗎？被稱爲脈衝星的恆星屍體圍繞着銀河系的黑洞轉嗎？ 一些黑洞是如何製造噴氣的？

黑洞到底是什麼樣子的？

黑洞名副其實，是巨大的引力巨獸，在電磁波譜的任何部分都不發光，所以它們看起來也不怎麼像“巨獸”。

但是天文學家之所以能夠知道有些什麼物體在那裏，是因爲黑洞的周圍環境。當黑洞的引力吸進氣體和塵埃時，物質會沉澱到一個軌道盤中，原子以極快的速度相互碰撞。所有這些活動都將物質加熱到白熱狀態，因此它會發出X射線和其他高能輻射。宇宙中最貪婪的黑洞有着比星系中所有恆星都要亮的圓盤。

人馬座A*的EHT圖像，也被稱爲sgra*，預計將捕獲黑洞明亮物質盤上的陰影。通過計算機模擬和引力物理學定律給天文學家們提供了一個很好的預測方法。由於黑洞附近的強烈引力，圓盤的光會在一個環中圍繞視界發生彎曲，因此即使是黑洞後面的物質也能看得見。

不過，圖像中的黑洞可能看起來不對稱：引力會使光從盤的內部彎曲到地球，比外部彎曲得更強烈，使一面在不平衡的環中顯得更亮。

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廣義相對論能支撐黑洞嗎？

環的確切形狀可能有助於破解理論物理學中的一個大問題。

物理學的兩大支柱是愛因斯坦的廣義相對論，它控制體型大、重力大的物質，例如黑洞；以及量子力學，它控制着亞原子粒子的世界。他們都在自己的領域中精確工作，但他們不能一起工作。

圖森亞利桑那大學的物理學家莉亞·梅迪羅斯說：“目前的廣義相對論和目前的量子力學互不相容。”“如果廣義相對論’屈服於’黑洞的邊界，它可能爲理論家指明前進的道路。”

由於黑洞是宇宙中最極端的引力環境，所以它們是碰撞測試引力理論的最佳環境。如果廣義相對論確實成立，科學家們預計黑洞會有一個特殊的陰影，從而形成環形；如果愛因斯坦的引力理論崩潰，則會有另一個不同的陰影。

Medeiros和她的同事對12000個不同的黑洞陰影進行了計算機模擬，可能與愛因斯坦的預測不同。今年1月在西雅圖舉行的美國天文學會會議上展示了模擬結果的梅迪羅斯說，即使是稍微偏離廣義相對論，也會產生足夠多的陰影

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被稱爲脈衝星的恆星屍體圍繞着銀河系的黑洞轉嗎？

測試黑洞周圍廣義相對論的另一種方法是觀察恆星如何在黑洞周圍傾斜。當光線逃離黑洞附近的極端引力時，它的波會被拉長，使光線看起來更紅。這個過程稱爲引力紅移，由廣義相對論預測，去年在SGRA*附近觀察到。

另一個更好的方法是用脈衝星進行同樣的測試，脈衝星是一具快速旋轉的恆星屍體，它用一束有規律的節奏的輻射掃過天空，使其看起來像脈衝。引力紅移會擾亂脈衝星的節拍步調，有可能對廣義相對論進行更精確的檢驗。

美國國家射電天文學OBS的天文學家斯科特·蘭索姆說：“一般來說，大多數想做sgra*科學的人的夢想是找到一個脈衝星圍繞黑洞運行。”脈衝星可以提供許多非常有趣和相當深入的廣義相對論測試。

蘭索姆說：“這是一次釣魚探險，捕獲一隻大脈衝星的機會非常小。但如果我們做到了，那將是非常值得的。”

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一些黑洞是如何製造噴氣的？

一些黑洞是貪婪的貪食者，吸入大量的氣體和塵埃，而另一些黑洞則是挑食者，沒人知道爲什麼。sgra*似乎是其中一個挑食的，儘管它有400萬個太陽質量重，但它的吸積盤卻異常暗淡。EHT的另一個目標，M87星系的黑洞，是一個貪婪的食客，重約2.4萬億太陽的質量。它不僅積累了一個明亮的吸積盤，還發射了一束明亮、快速的帶電亞原子粒子射流，其長度約爲5000光年。

德國波恩馬克斯普朗克射電天文學研究所的天體物理學家託馬斯·克里奇鮑姆說：“認爲黑洞會泄露出一些東西有點違反直覺。通常人們認爲它只會吞下一些東西。”

許多其他黑洞產生的噴流比整個星系都長、都寬，可以從黑洞延伸數十億光年。“接下來的問題便出現了：什麼樣的力量能把這些噴氣發射到如此遠的距離？“克里希鮑姆說。“現在，通過eht，我們可以第一次跟蹤正在噴氣的黑洞。”

EHT對M87黑洞的測量將有助於估計其磁場的強度，天文學家認爲這與噴射發射機制有關。當射流接近黑洞時，對其特性的測量將有助於確定射流的起源，可能在吸積盤的最裏面、或在圓盤的最外面，或者是黑洞本身。這些觀測結果也可能揭示噴流是由黑洞本身的某種物質還是由吸積盤中的快速流動的物質發射的。

噴射能把物質從星系中心帶到星系之間的區域，它們能影響星系的生長和演化，甚至影響恆星和行星形成的地方。

克里奇鮑姆說：“從黑洞的早期形成再到恆星的形成的研究，對瞭解星系的演化再到生命的形成是很重要的。”

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