苗千

人類第一張黑洞照片的問世過程不可謂不隆重。在4月10日這天，全世界六地共同舉行新聞發(fā)布會，向全世界展示這張關(guān)于黑洞的照片。

人們通常認(rèn)為黑洞是一種能夠吸收附近一切物質(zhì)的恐怖天體，就連光線都逃不出來。而想要給一個物體拍照，則需要收集這個物體所發(fā)射或反射的光線——那么，人類如何才能給在數(shù)千萬光年之外的黑洞拍照？

從物理學(xué)的角度來說，黑洞并不算完全的黑暗。所謂“黑洞不黑”，就是說黑洞自身也會向外發(fā)射輻射，這正是以理論物理學(xué)家史蒂芬·霍金命名的“霍金輻射”。

盡管在理論上黑洞會向外界輻射，但這種效應(yīng)實在是太過微弱，對于距離黑洞數(shù)千萬光年之外的人類來說，根本不可能探測到來自黑洞的霍金輻射，更不要說以此為黑洞照相了。

因此，人類此次得到的黑洞的照片，實際上是黑洞在圍繞其運轉(zhuǎn)的高能量吸積盤中間呈現(xiàn)出的一個黑色的輪廓。

想在地球上觀測一個數(shù)千萬光年之外的黑洞輪廓絕不容易，這就需要借助事件視界望遠鏡的能力了。所謂事件視界望遠鏡，是一個全球性的天文望遠鏡網(wǎng)絡(luò)。通過位于全球各處的8個天文望遠鏡協(xié)作工作，把整個地球變成了一架超級射電望遠鏡，也只有如此，人類才能夠首次拍攝到黑洞的照片。

事件視界望遠鏡因為黑洞的“視界”而得名。所謂視界，是指黑洞周圍一個數(shù)學(xué)上的邊界，在這個邊界以內(nèi)，在引力作用下一切物質(zhì)都會墜入黑洞有去無回。事件視界望遠鏡正是希望勾勒出黑洞的邊界。這個科學(xué)項目源于德國拉德堡德大學(xué)的天體物理學(xué)教授海諾·法爾克最初在1993年產(chǎn)生的一個想法，他認(rèn)為如果世界上的射電望遠鏡可以協(xié)同工作，就可能收集到黑洞周圍發(fā)射的射電信號，最終描繪出黑洞的樣子。

經(jīng)過十多年的努力，最終在發(fā)布會上展示的黑洞是5500萬光年之外室女座星系團中一個超大質(zhì)量星系“M87”的中心黑洞。這個黑洞的質(zhì)量大約是太陽的65億倍，直徑達到400億公里，是人類已知最大的黑洞之一。實際上，它只是事件視界望遠鏡在2017年觀測的兩個超重黑洞之一，另一個被觀測的黑洞是位于銀河系中心的人馬座A*黑洞。

發(fā)布會上展示的照片中，在吸積盤的明亮背景下，M87星系中心黑洞投下了一個巨大的圓形陰影。黑洞一側(cè)的輪廓相比于另外一側(cè)更加明亮，這是因為黑洞自身（或是其吸積盤）在旋轉(zhuǎn)，因此光線射向地球的一側(cè)看上去更加明亮，而光線遠離地球的一側(cè)看上去就暗淡很多。

人類這次獲得M87星系中心黑洞的照片，是一次“大科學(xué)”項目的勝利。在火山和沙漠等地球上干擾較少的一些極端環(huán)境中，8個射電望遠鏡被聯(lián)結(jié)成一個整體，協(xié)同合作，望向5500萬光年之外的黑洞。不同望遠鏡所獲得的海量數(shù)據(jù)被儲存在數(shù)百個硬盤之中，最終又被合并。全世界200多位科學(xué)家協(xié)同工作，進行數(shù)據(jù)的分析和處理。

在未來會有更多的射電望遠鏡加入到事件視界望遠鏡的網(wǎng)絡(luò)之中，這個網(wǎng)絡(luò)甚至可能拓展到太空之中。隨著21世紀(jì)人類大科學(xué)項目的進展，會有越來越多的科學(xué)發(fā)現(xiàn)展示在人們面前，而這張M87星系中心黑洞的照片，也將作為人類科學(xué)進步的標(biāo)志之一，被人們銘記。