北京時間4月10日21時

　　人類首張黑洞照片發佈

　　啥都能“喫”的黑洞原來長這樣！

　　那，這張照片是怎麼來的？

　　拍到黑洞的事件視界望遠鏡有啥不同？

　　戳視頻，看進一步分析

　　黑洞是什麼

　　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（event horizon）。

　　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-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）。

　　緻密天體根據質量的分類，圖片來源：NASA

　　爲什麼照片看不清？

　　首先，黑洞自身是不發光的，我們看到的發光實際都來自於事件視界外面的物質，並不來自於黑洞本身，但黑洞的存在會在照片上留下“陰影”。其次，由於黑洞強引力導致的相對論效應，如光線彎曲、引力紅移等，會導致黑洞周圍物質發光的不對稱和扭曲。

　　此外，事件視界外面的“環境”並不完全乾淨，塵埃、氣體、磁場、噴流等因素都會對事件視界外物質的發光產生影響。

　　而且，事件視界望遠鏡的分辨率畢竟還是有限的，圖像的測量和重構過程也很複雜！

　　“洗”照片爲什麼要兩年？

　　2017年4月，事件視界望遠鏡（EHT）啓動對黑洞拍照，爲何兩年後才“洗”出了黑洞照片？這是因爲黑洞照片“拍”起來難，“洗”出來也難。

　　EHT把地球上的望遠鏡“組合”起來形成一個口徑如地球大小的“虛擬”望遠鏡，虛擬的大望遠鏡陣列並非直接拍出了黑洞的圖像，而是給出了許多數據，必須經歷複雜的計算機處理過程。其中還有些缺失或模糊的部分，需要科學家們拼圖。

　　在美國發佈會現場，亞利桑那大學的天體物理學家Dan Marrone介紹稱，在EHT項目中，射電望遠鏡收集的數據量相當於“四萬人一生中的全部自拍數據”。

　　由於數據量實在太大，以致於網絡傳輸都太慢了，於是EHT採用了最傳統的方法——“物理運輸”：這些硬盤被空運至被稱作相關器的高度專業化超級計算機進行合併處理，並轉換爲圖像。

　　過去這些年黑洞只是“傳說”？

　　儘管在《星際穿越》等科幻電影中，我們曾一次次“真切”地領略黑洞的瑰麗，但那些畫面都只是導演們“一廂情願”的想象，黑洞到底長啥樣沒人真正見過。

　　約100年前，以愛因斯坦爲代表的偉大科學家預言，大質量恆星在燃料耗盡、生命終結之後會向內部中心區域崩塌、集聚，最終形成黑洞。

　　早期，黑洞只存在於牛頓萬有引力定律和愛因斯坦廣義相對論的公式和方程中，因爲太過“超出人類理解”，就連最早預言的人都懷疑黑洞的真實存在。“直至2015年，人類首次探測到兩個黑洞合併所產生的引力波，才強有力地證明瞭黑洞的存在，但那仍只是間接證明。”參與此次國際合作的中科院上海天文臺臺長沈志強說。

　　所以，無圖無真相，在沒有眼見爲實“看到”黑洞之前，它一直是“傳說”。

　　拍到的黑洞距離我們有多遠？

　　首張黑洞照片所拍攝的黑洞來自於室女座星系M87中心，距離地球5500萬光年，質量是太陽的65億倍。這個黑洞質量超大，離地球距離也合適，所以從地球“看”過去視直徑也較大，也就成爲了科學家們首選的目標之一。

　　黑洞究竟有多大？

　　在多數人的想象中，黑洞之“大”超出人類對於大尺寸數量級的直觀認知。但準確說，“黑洞只是質量和密度超乎想象的大，比如這次拍到的黑洞質量是太陽的65億倍，屬於超大質量黑洞，但體積卻比較小，小到在其內部幾乎沒有空隙。”參與此次國際合作的中科院上海天文臺研究員路如森說。

　　舉個例子，“如果我們要將太陽變成黑洞，必須將太陽壓縮到一個半徑非常小的空間內。”沈志強說，而一旦太陽被壓縮到這麼小的空間內，就可以改名叫“黑洞”了，它擁有超強引力“先天基因”，可“吞噬”周圍的氣體、塵埃，乃至臨近的恆星系和較小的黑洞。超強引力幫助黑洞以極其暴力的方式“跑馬圈地”，宣誓自己的“勢力範圍”。

　　首張黑洞“寫真”拍的是哪個“部位”？

　　參與此次國際合作的、論文發表工作組五成員之一、中科院上海天文臺副臺長袁峯說：“照片中，黑色圓影的中央‘隱藏’着黑洞的真身。圓影外側新月形的光環是黑洞周圍氣體發出的光，所以，準確地說，首張黑洞‘寫真’拍到的是黑洞的‘輪廓’。”

　　黑洞到底黑不黑？

　　黑洞像個“至暗無底洞”，即便大名鼎鼎的“最牛飛毛腿”——光也難逃“魔洞”。但已故科學家斯蒂芬·霍金推斷，黑洞並不像想象的那麼黑，事物可以從黑洞逃脫。

　　哪個是真？哪個是假？

　　“從照片上看，黑洞的勢力範圍之內的確漆黑一片，但是勢力範圍裏面，那個質量超大、體積超小的天體到底什麼顏色，照片上還看不清楚。”沈志強說。

　　而對於被黑洞吞噬的一切事物有沒有科幻電影中暢想的“逃離通道”，路如森說：“仍不清楚，照片中沒法看到，可能沒有。”

　　“我是誰、我從哪裏來、要到哪裏去”，

　　黑洞，

　　人類“終極三問”的答案都在你那嗎？

　　我們好期待！

　　來源：民生週刊（ID：msweekly）整理自新華社、央視新聞、中國青年報、科普中國

　　責任編輯：劉燁燁

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