天文學(xué)家首次拍到黑洞：質(zhì)量是太陽(yáng)400萬(wàn)倍，照片4月10日晚公之于眾
在上海，EHT項(xiàng)目將和中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)共同發(fā)布這一重大成果。
曉查 發(fā)自 紐凹非寺
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3年前，科學(xué)家們第一次公布了黑洞的“聲音”。明天，你就能看到黑洞的真容了。
北京時(shí)間4月10日晚9點(diǎn)，參與EHT（事件視界望遠(yuǎn)鏡）計(jì)劃的科學(xué)家們將在全球六地以英語(yǔ)、西班牙語(yǔ)、漢語(yǔ)和日語(yǔ)四種語(yǔ)言召開新聞發(fā)布會(huì)，公布首張黑洞照片。
△?EHT計(jì)劃中位于墨西哥的射電望遠(yuǎn)鏡
在上海，EHT項(xiàng)目將和中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)共同發(fā)布這一重大成果。
始于2006的EHT項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)不斷對(duì)銀河系中心黑洞“拍照”，目前已經(jīng)完成全部的拍攝任務(wù)，照片正在“沖洗”中。
為何能給黑洞拍照
黑洞形成后，會(huì)在周圍形成一個(gè)“視界”（Horizon），進(jìn)入視界的任何物體（包括光）都不能逃出黑洞。
按照廣義相對(duì)論，即使視界之外經(jīng)過(guò)的光線不會(huì)吸入，也會(huì)被強(qiáng)烈彎曲，就好像光線被鏡片折射一樣，我們稱為“引力透鏡”。
科學(xué)家此前已經(jīng)試圖模擬過(guò)黑洞照片。在科幻電影《星際穿越》中，天體物理學(xué)家基普·索恩用廣義相對(duì)論方程模擬出黑洞的樣子。
△?電影《星際穿越》中的黑洞
然而模擬終究是模擬，沒(méi)人看到過(guò)黑洞到底長(zhǎng)什么樣，而EHT計(jì)劃就是為了找到黑洞存在的直接證據(jù)，給黑洞拍一張直觀的照片。
銀河系中心有個(gè)大黑洞
目前人類最有希望觀測(cè)到的黑洞有兩個(gè)，它們都不是恒星死亡后留下的尸體，而是兩個(gè)位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞。
其中一個(gè)是距離地球2.6萬(wàn)光年的人馬座A*。天文學(xué)家一直認(rèn)為銀河系中心潛伏著一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞，質(zhì)量是太陽(yáng)的400萬(wàn)倍，科學(xué)家們通過(guò)銀河系里恒星的運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)了它的存在，但是一直沒(méi)有拍攝到它的真實(shí)面目。
△?NASA拍攝的銀河系中心圖像
另一個(gè)黑洞距離我們5000萬(wàn)光年，位于M87星系（室女A星系），這個(gè)黑洞的質(zhì)量達(dá)到了太陽(yáng)的70億倍，并且從吸積盤中噴出長(zhǎng)達(dá)數(shù)千光年的能量射流。
按照估計(jì)，它們都會(huì)捕獲經(jīng)過(guò)其附近的電磁波，在望遠(yuǎn)鏡上留下一個(gè)小小的陰影。這個(gè)陰影可能是圓形，也可能是橢圓形，這完全取決于黑洞是否在旋轉(zhuǎn)。
黑洞的強(qiáng)大的引力會(huì)把這個(gè)陰影放大兩倍，即便如此，觀測(cè)到它就像用肉眼看到月球上的一個(gè)橘子。
事件視界望遠(yuǎn)鏡
為此，科學(xué)家們提出了事件視界望遠(yuǎn)鏡（Event Horizon Telescope，EHT）計(jì)劃。
EHT不是一個(gè)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，是一組射電望遠(yuǎn)鏡，采用一種甚長(zhǎng)基線干涉（VLBI）的方法來(lái)增大口徑。這一組望遠(yuǎn)鏡北到美國(guó)加州、南到南極洲，口徑相當(dāng)于和地球一樣大。
△?EHT陣列成員
通俗地說(shuō)，如果有人在海洋中攪動(dòng)產(chǎn)生一串漣漪，我們?cè)诤０毒€上不同的地方建立兩個(gè)觀察點(diǎn)，根據(jù)這兩個(gè)觀察點(diǎn)接收到的信號(hào)的時(shí)間，我們就能反推出源頭所在位置。這個(gè)兩個(gè)觀察點(diǎn)距離越遠(yuǎn)，得到的結(jié)果就越精確。
EHT接收的是星體發(fā)射的1.33毫米的無(wú)線電波，不同地方的望遠(yuǎn)鏡用高精度的原子鐘實(shí)現(xiàn)時(shí)間的同步，分辨率能達(dá)到哈勃望遠(yuǎn)鏡的2000倍。
觀察無(wú)線電波還有一個(gè)好處，它可以穿過(guò)星際間和黑洞周圍的氣體，讓科學(xué)家們實(shí)現(xiàn)“透視”的目的。
探索黑洞之路
雖然人類之前沒(méi)有直接拍攝到黑洞照片，但已經(jīng)收集到很多黑洞存在的間接證據(jù)。
3年前，激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）探測(cè)到一對(duì)遙遠(yuǎn)的黑洞碰撞時(shí)發(fā)射的引力波，那是兩個(gè)黑洞相互吸引、旋轉(zhuǎn)、碰撞時(shí)產(chǎn)生的時(shí)空漣漪。此后LIGO又觀測(cè)到數(shù)次引力波事件。
盡管如此，科學(xué)家們對(duì)拍攝到黑洞照片仍然充滿興趣。之前的LIGO聽到的是黑洞的聲音，而這次EHT展示的是真實(shí)的圖片。
4月10日晚上，讓我們一起拭目以待吧！
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