人類史上首張黑洞照片面世！北京時間10日晚9時許，包括中國在內，全球多地天文學家同步公布首張黑洞真容。這一由200多名科研人員歷時10餘年、從四大洲8個觀測點“捕獲”的視覺證據，有望證實愛因斯坦廣義相對論在極端條件下仍然成立。
這是人類第一次凝視曾經只存在於理論中的天體——黑洞，一種體積極小、質量極大的天體，如同一個宇宙“吞噬之口”，連光也無法逃逸。
露出真容的黑洞，位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質量約為太陽的65億倍。它的核心區域存在一個陰影，周圍環繞一個新月狀光環。
百餘年前，愛因斯坦的廣義相對論率先對黑洞作出預言，從此成為許多科幻電影的靈感源泉。科學家陸續通過一些間接證據證實了黑洞的存在，但人類始終沒有真正“看到”過黑洞。
“這是人類獲得關於黑洞的第一個直接視覺證據，證實了愛因斯坦廣義相對論在極端條件下仍然成立。”參與國際合作的中方科學家、中國科學院上海天文台台長沈志強說。
質量極其巨大的黑洞，是宇宙中的神秘存在。這次通過分布全球的觀測點組成一個口徑如地球大小的虛擬望遠鏡——黑洞事件視界望遠鏡，順利實現在1.3毫米波長的觀測，並經過長期的數據分析，成功“捕獲”黑洞的影像。
由於需要極高的靈敏度，組成全球網絡的8個射電望遠鏡分布在多個高海拔地區，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的內華達山脈、智利的阿塔卡馬沙漠、南極點等。“這些望遠鏡的分辨率相當於能在黑龍江漠河閱讀南沙群島上的一張報紙。”中方科學家、上海天文台研究員路如森說。
“看”得遠、“看”得清仍然不夠，給黑洞拍照還要“看”得准。“觀看電視節目要選對頻道，黑洞影像也必須在合適的波段才能觀測。”路如森說，最佳波段在1毫米附近，這一波段的黑洞光環最明亮，而背景“噪音”又最小。
該國際合作項目負責人、哈佛大學教授謝潑德·多爾曼表示，過去10多年裡，技術的突破、全球天文台的合作等，讓人類最終打開了一個觀測黑洞的全新窗口。
為揭開黑洞神秘面紗 中國科學家做了這些貢獻
中國日報網4月10日電北京時間今晚21時，一場全球新聞發布會將在中國上海和台北、美國華盛頓、日本 東京、比利時布魯塞爾和智利聖地亞哥同時召開。發布會上，有一張全球200多位科學家們用八個望遠鏡（陣）合力拍攝、並“衝洗”了兩年的神秘照片將與公眾見面。
這張照片將是人類有史以來獲得的第一張黑洞照片。
全球許多媒體都將於今晚直播首張黑洞照片發布過程。
科學家要如何“抓拍”到黑洞？
黑洞是一種體積極小、質量極大的天體，具有非常強的引力，在它周圍的一定區域內，連光也無法逃逸出去，這個邊界稱為“事件視界”。那麼，科學家們要如何拍到連光都會吞噬掉的“黑洞”呢？
香港 大學太空研究實驗室執行主任、曾獲得過高能天體物理學最高獎之一“布魯諾·羅西獎”（Bruno Rossi Prize）的蘇萌教授在接受本網專訪時是這樣解讀黑洞的“黑”的。
他說，一方面，你可以說黑洞本身是很黑的，完全看不見，但是周圍的物質在進入黑洞裡面的一瞬間是非常亮的，也就是變成黑洞的那一瞬間其實是最亮的，所以我們現在要拍的是周圍物質掉進去那一瞬間的照片。我們現在估計銀河系裡面有幾億個、幾十億個甚至更多的黑洞，但是真正被觀測看到的，大概也就幾十個。
新華社報道稱，全球科學家們實際上嘗試觀測的就是黑洞的“事件視界”。2017年的4月5日到14日之間，來自全球30多個研究所的科學家們開展了一項雄心勃勃的龐大觀測計劃，利用分布於全球不同地區的八個射電望遠鏡陣列組成一個虛擬望遠鏡網絡，讓人類第一次看到黑洞的視界面。這個虛擬的望遠鏡網絡被稱為“事件視界望遠鏡”（Event Horizon Telescope， EHT），其有效口徑尺寸將達到地球直徑大小。
照片為什麼“衝洗”了兩年
自2017年4月EHT啟動拍照，至今已經約有兩年的時間了。為什麼“黑洞”這張照片用了這麼久才“衝洗”出來？
蘇萌教授稱，給“黑洞”拍照不像是手機拍照那樣，立刻就能呈現出來，它是大量的海量數據，還有很多個步驟。然後一步一步地把這個數據從巨大的一個體量最後變成了照片，讓有用的信息一直保持下去，而把沒有用的信息剔除掉。還要把大家做的信息統籌起來，所以是這樣一個過程，其實兩年時間並不算長。
這張神秘照片的意義何在？
黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言存在的一種天體。100年來，黑洞理論的研究一直是理論物理中的前沿課題。
蘇萌教授指出，對於黑洞，科學家們一直沒能在天體物理真實世界裡給出一個確切的觀測。人們只能說看到這樣或那樣的信號，如果這些信號不是黑洞的話很難（用其他理論）去解釋；但這畢竟還是一個間接的概念。看到直接證據才算看到了黑洞。此次發布的這項成果，應該就是對物質掉進黑洞的那個階段的觀測。就是完成了一個成像的過程，我認為可以把這個稱為直接的觀測，所以它對以後對黑洞本身的研究、對黑洞天體物理學的發展，以及對世界和宇宙的觀測都具有更深刻的價值。
中國科學家做出了重要貢獻
香港《南華早報》報道稱，目前尚不清楚參與此次EHT項目的200多名研究人員中有多少來自中國，但中國的天文學家為EHT項目做出了重要貢獻是不爭事實。北京大學物理學院天文系主任吳學兵教授說，他所在的天文系就參與了此次項目。
報道進一步指出，中國科學家在資金支持，計算機建模和數據分析方面都做出了貢獻。EHT陣列的觀測只持續了幾個小時，但研究人員花了將近一年的時間才將碎片圖像合併成一張完整可信的圖片。
“處理的數據量非常大。對於任何一個國家來說，這都是一項不可能單獨完成的任務，需要全球合作才能完成。“吳教授說。
蘇萌教授稱，天文學本身就是一個特別重視國際合作的學科，它的許多成果都是不同文化背景下的眾多國家、團隊、高校為了一個科學目標而一起長時間努力而獲得的。比如，一些天文學的項目，往往幾百人是一個很正常的規模。所以在EHT這個項目裡面，也是很多國家高校的研究機構團隊參與進去，包括中國的科研機構和科學家，比如中國科學院上海天文台便參與了此次國際合作。
蘇萌教授進一步指出，現在，在全球重大的天文學發現中，已經有越來越多中國團隊的身影，中國科學家參與到大型的國際合作中，並做出了相應的貢獻。例如，中國在射電干涉方向已經積累了相當多的人才。尤其是在正在推進的國際大科學工程——平方公里陣列射電望遠鏡（Square Kilometre Array， SKA）計劃中，中國的貢獻率大幅提升。在很多方面中國技術起了核心的作用。SKA是當前國際射電天文界的最重要的大型望遠鏡項目，是人類有史以來建造的最龐大的天文設備，將開辟人類認識宇宙的又一新紀元。
這些年，中國科學家還為“揭黑”做了這些事兒
2019年1月，中國科學技術大學天文學系教授王挺貴和劉桂琳課題組在國際頂級科學期刊《自然》子期刊《自然－天文學》發表研究成果，他們利用光譜吸收線光變，首次得到了超大質量黑洞所驅動高速氣體的物理性質分布，證明高速外流氣體有足夠的能量影響星系演化。
超大質量黑洞產生的強大輻射可以將其周圍氣體電離，並吹向星際空間形成高速外流，對其所在星系造成影響。但受目前觀測能力限制，人們對外流高速氣體的物理性質及其對星系演化的具體影響了解甚少。
中國科學技術大學天文學系教授王挺貴小組與中國極地研究中心、安徽師範大學的學者合作，在距離地球幾千萬光年外的NGC 3319星系中心發現了疑似“中等大小”的黑洞。2018年12月，國際天體物理領域權威學術雜誌《天體物理期刊》刊登了該發現。
目前人類已知的黑洞可分為兩大類，一類質量在幾倍到幾十倍太陽質量之間，另一類質量在幾百萬到幾十億倍太陽質量之間。兩類黑洞的質量大小極為懸殊，但科學界一直沒找到質量介於其間的“中等大小”黑洞，這也是天體物理研究中的一個謎團。
“中等大小”黑洞被認為可能是超大質量黑洞的“種子”，學者們的這次研究與發現，對於理解超大質量黑洞的形成與增長之謎有重要啟示。
2015年1月，英國《自然》雜誌公布一項研究成果稱，以中國天文學家為主的科研團隊發現了一顆中心黑洞質量約為120億個太陽質量的超亮類星體。圖片來源：《自然》網站報道截圖
2015年1月，英國《自然》雜誌公布一項最新研究成果，以中國天文學家為主的科研團隊發現了一顆430萬億倍太陽光度、中心黑洞質量約為120億個太陽質量的超亮類星體。據悉，這是人類目前已觀測到的遙遠宇宙中發光最亮、中心黑洞質量最大的類星體。
科研團隊負責人、北京大學物理學院天文學系教授吳學兵介紹，根據已觀測到的光譜數據，這顆新發現的類星體，光度是太陽光度的430萬億倍，距離地球128億光年，比目前已知距離地球最遠130億光年的類星體還亮7倍，其中心黑洞質量約為120億個太陽質量，是目前已知的遙遠宇宙中星體中光度最高、黑洞質量最大的類星體。
這顆超亮類星體是中國天文學家於2013年底利用雲南麗江2.4米口徑的望遠鏡首先發現，隨後又聯合國外天文學家，利用美國、智利的多台大口徑望遠鏡進行後續觀測並最終得到確認的。（來源：新華社） |
