黑洞：请看我的“盛世侧颜” 人类首次拍下这张照片
来啦，黑洞，请先来个自我介绍。
黑洞答：我活了100多亿年，人类终于给我拍了张照片。昨天，我的“写真”以特刊形式发表在《天体物理学杂志通信》上，为我拍照的设备是一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜，200多位科研人员通过将地球上不同地点的8个射电望远镜组合成观测阵列，终于拍下了我的“盛世侧颜”。
听说你长得“大到没边”，那究竟是多大？
黑洞答：不准确！我只是很重，但我的体积很小。
专家解说：在多数人的想象中，黑洞之“大”超出人类对于大尺寸数量级的直观认知。但准确说，黑洞只是质量和密度超乎想象的大，比如这次拍到的黑洞质量是太阳的65亿倍，属于超大质量黑洞，但体积却比较小，小到在其内部几乎没有空隙。
首张黑洞“写真”拍的是你哪个“部位”？
黑洞答：我的侧颜“轮廓”。 专家解说：“照片中，黑色圆影的中央‘隐藏’着黑洞的真身。圆影外侧新月形的光环是黑洞周围气体发出的光，所以，准确地说，首张黑洞‘写真’拍到的是黑洞的‘轮廓’。”
黑洞，你到底黑不黑？
黑洞答：外面黑，里面也许不黑。 黑洞像个“至暗无底洞”，即便大名鼎鼎的“最牛飞毛腿”——光也难逃“魔洞”。但已故科学家斯蒂芬·霍金推断，黑洞并不像想象的那么黑，事物可以从黑洞逃脱。
爱因斯坦又说对了
人类史上首张黑洞照片面世！
北京时间10日晚9时许，包括中国在内，全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。这一由200多名科研人员历时10余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据，有望证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。
这是人类第一次凝视曾经只存在于理论中的天体——黑洞，一种体积极小、质量极大的天体，如同一个宇宙“吞噬之口”，连光也无法逃逸。照片“主角”是室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞，其质量是太阳的65亿倍，距离地球大约5500万光年。照片展示了一个中心为黑色的明亮环状结构，看上去有点像甜甜圈，其黑色部分是黑洞投下的“阴影”，明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘。百余年前，爱因斯坦的广义相对论率先对黑洞作出预言，从此成为许多科幻电影的灵感源泉。科学家陆续通过一些间接证据证实了黑洞的存在，但人类始终没有真正“看到”过黑洞。
“这是人类获得关于黑洞的第一个直接视觉证据，证实了爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。”参与国际合作的中方科学家、中国科学院上海天文台台长沈志强说。
这次通过分布全球的观测点组成一个口径如地球大小的虚拟望远镜——黑洞事件视界望远镜，顺利实现在1.3毫米波长的观测，并经过长期的数据分析，成功“捕获”黑洞的影像。
由于需要极高的灵敏度，组成全球网络的8个射电望远镜分布在多个高海拔地区，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠、南极点等。“这些望远镜的分辨率相当于能在黑龙江漠河阅读南沙群岛上的一张报纸。”中方科学家、上海天文台研究员路如森说。
“看”得远、“看”得清仍然不够，给黑洞拍照还要“看”得准。“观看电视节目要选对频道，黑洞影像也必须在合适的波段才能观测。”路如森说，最佳波段在1毫米附近，这一波段的黑洞光环最明亮，而背景“噪音”又最小。
该国际合作项目负责人、哈佛大学教授谢泼德·多尔曼表示，过去10多年里，技术的突破、全球天文台的合作等，让人类最终打开了一个观测黑洞的全新窗口。（新华社）
黑洞到底是什么？
理论上，黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围，该势力范围称作黑洞的半径或称作事件视界。
黑洞（Black hole）这个名词，是1968年由美国天文学家惠勒在一个报告里面提出的。但有关黑洞的概念，早就有科学家通过数学公式推导出来了。
1796年法国科学家拉普拉斯就在著作里写了一段话：假如有一个恒星，密度跟地球一样，而直径比太阳大250倍，那么它表面的逃逸速度将超过光的传播速度。恒星本来应该是发光的，但是从远方看这个恒星，它却是绝对黑暗的，你不可能看到它。
天文学家们根据质量将宇宙中的黑洞分成三类：恒星级质量黑洞（几十倍至上百倍太阳质量）、超大质量黑洞（几百万倍太阳质量以上）和中等质量黑洞（介于两者之间）。
人类如何知道黑洞的存在？
人类根本看不到黑洞，那又是怎么知道黑洞是真实存在的呢？
鉴于黑洞自身不发光，还会“吞噬”光，很难直接探测，科学家们只能采用一些间接方式来探测黑洞——比如观察吸积盘和喷流。
1978年，卢米涅给出了黑洞事件视界的第一幅图像。但这不是一张真正的照片，而是他利用自己的数学知识和相关技术以及60年代的一台IBM 7040穿孔卡片计算机对黑洞景象进行的电脑模拟。
在“事件视界望远镜（EHT）”项目启动前，天文学家们通过各种间接的证据来表明黑洞的存在，主要有三类代表性证据：一是恒星、气体的运动透露了黑洞的踪迹。黑洞有强引力，对周围的恒星、气体会产生影响，科学家可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在；二是根据黑洞吸积物质（相当于“吃东西”）发出的光来判断黑洞的存在；三是通过看到黑洞成长的过程“看”见黑洞。
观测黑洞，能看到什么？
连光都逃不出黑洞，那我们要如何观测黑洞呢？其实该项目观测的比起黑洞本身，确切说是黑洞的轮廓与边缘。科学家解释称，黑洞一旦形成，就会有一个被称为“事件视界”的介面，就像一堵无形的墙把内部扭曲的时空与外界时空相隔开，即使光也不能穿透。而这个介面，就为黑洞拍摄“肖像”提供了依据。
“事件视界望远镜”项目的“照相镜头”对准了两个黑洞：位于银河系中心黑洞人马座 A*，以及位于室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞（M87*）。其中较小的人马座 A*质量就相当于400万个太阳。然而由于它距离太远（2.5万光年），它巨大的视界面在我们看来大概只有针尖那么小。观测难度就像我们站在地球上去观看一只放在月球表面的橙子。而黑洞M87*的质量更大，其质量是太阳的65亿倍，不过它距离地球就更远了。
什么样的黑洞适合拍照？
黑洞阴影和周围环绕的新月般光环是非常非常小的。在拍照设备能力有限的情况下，要想拍摄到黑洞的照片，毫无疑问，我们希望找到一个看起来角直径足够大的黑洞作为对象。
由于“黑洞事件视界”的大小与其质量成正比，这也就意味着质量越大，其事件视界越大，因此近邻的超大质量黑洞是完美的黑洞成像候选体。位于人马座方向的银河系中心黑洞人马座 A*以及位于室女座超巨椭圆星系M87的中心黑洞M87*是两个目前已知最优的候选体。
银河系中心黑洞的史瓦西半径约为10微角秒，其黑洞阴影的角直径大小相应为47~50微角秒,这相当于一个苹果在月球上的角直径大小（月球的角直径是30角分）。M87中心的超大质量黑洞的黑洞阴影看起来要比银心的黑洞阴影略小，约为37~40微角秒。
为什么照片看不清？
早前，就有不少媒体表示：黑洞的照片可能看不清！
据科普中国解释，首先，黑洞自身是不发光的，我们看到的发光实际都来自于事件视界外面的物质，并不来自于黑洞本身，但黑洞的存在会在照片上留下“阴影”。其次，由于黑洞强引力导致的相对论效应，如光线弯曲、引力红移等，会导致黑洞周围物质发光的不对称和扭曲。
此外，事件视界外面的“环境”并不完全干净，尘埃、气体、磁场、喷流等因素都会对事件视界外物质的发光产生影响。而且，事件视界望远镜的分辨率毕竟还是有限的，图像的测量和重构过程也很复杂！（中国之声、中国青年报等）
新/闻/透/视
给黑洞拍照
我国科学家全程参与
获得这张照片有多难？人类合作探究宇宙还将揭示哪些新的奥秘？新华社记者第一时间采访了参与国际合作的中外科学家，对此作出解答。
给黑洞拍照的难点，在参与此次大科学计划的专家眼中，可以用三个字来形容：“小”“暗”“扰”——细节太小，信号太暗，干扰太多。
黑洞如此遥远，寻找它如同从地球观察月球上的一个橘子，需要的望远镜口径超乎想象。况且，这个望远镜还要足够灵敏，才能“看”得清极其微小的细节。
拍照难，洗照也不易。望远镜记录下的海量数据，需要进行复杂的后期处理和分析，才能获取最终的黑洞图像。以2017年4月的观测为例，每个台站的数据率达到惊人的32GB/秒，8个台站在5天观测期间共记录约3500TB的数据。专家表示，如果是像看电影一样不间断地看，这些数据至少需要500多年才能看完。
从首张月背照片到首张黑洞照片，人类观测宇宙的新窗口正在不断打开。在探索宇宙奥秘的征程中，中国也不断贡献着智慧。
我国科学家全程参与了给黑洞拍照这项国际合作，在早期推动这一项国际合作、望远镜观测时间申请、夏威夷望远镜观测运行、后期数据处理和理论分析等方面均做出了贡献。
沈志强说，基础科学研究的国际合作是大势所趋，但很多时候不能只靠经费投入“凑份子”，前期研究和人才积累是取得合作“话语权”的重要因素。
从“中国天眼”（FAST）到“世界巨眼”（SKA），从人类基因组测序到泛第三极环境研究，近年来，中国参与国际合作的广度和深度不断加大，在吸收世界创新养分的同时，也不断贡献中国智慧。
随着全球射电天文学方兴未艾，接连涌现类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射四大天文发现。近年来，我国陆续建成多座射电望远镜，口径从25米到65米再到500米，从追赶到并跑，天文学研究开始逐步跻身一流。
“过去一二十年间，中国在射电天体物理学、天文学等领域取得了巨大进展，在此次国际合作中做出了不可或缺的贡献。”荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克说，随着中国的射电干涉测量和太空探索能力迅速增长，中国将成为国际科学合作的重要参与者。
黑洞的顺利成像不是终点。
主持欧洲地区发布会的德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯强调，未来还将增加望远镜的数量，甚至对新的黑洞进行观测，继续验证广义相对论的有关预测，借此了解星系的形成和演进，为人类解开更多奥秘……（新华社）
专/家/解/读
国家天文台研究员苟利军：
首张黑洞照片有助于解开更多谜题
对于人类首张黑洞照片，中国科学院国家天文台研究员、《中国国家天文》执行总编辑苟利军博士在接受红星新闻采访时表示：“虽然说是直接拍到了黑洞的样子，但实际上拍摄的是黑洞周围一些发光物质的运动特征。黑洞本身不发光，我们只能通过拍摄它周围非常近的一些发光物质来衬托它的存在。”
关于这张照片的意义，苟利军表示：“此前，科学家一直是用间接的方式来证明黑洞的存在。这次人们通过照片第一次直观地看到宇宙中好像有一个黑色东西的存在，那就是我们一直预言的黑洞。随着将来观测的进一步细化，有可能帮我们去解开更多谜题。比如，物质在黑洞周围如何运动、喷流现象是如何产生的。”
苟利军认为，从2017年4月到现在近2年里，收集数据应该是科学家最主要的工作，也是最艰巨的任务。“涉及到全球八个不同地方的望远镜，数据量太大了。每晚差不多有两个PB的信息量（1个PB所蕴含的信息量等同于美国所有学术研究图书馆藏书资讯50%的内容）。观测完以后，研究人员要把数据送到两个不同的数据中心进行处理，一个位于美国麻省理工学院，另一个位于德国马普射电所。”
苟利军表示：“另外一个问题是等待的时间很长。位于南极的望远镜，它观测的时间是南极的冬天，处于极夜状态。研究人员要等到极昼开始以后，才能乘坐飞机到南极去把数据拷贝出来。”
即便是人类拍到了黑洞，也无法弄清楚黑洞里面是什么。苟利军说：“黑洞里究竟是什么，目前有很多说法，但无法证明谁对谁错。要研究黑洞里面究竟是什么需要凭借某种介质，但连光都无法从黑洞逃出来，其他任何介质也都逃不出来。”
红星新闻记者 罗天
新闻推荐
本报特稿4月7日，范冰冰在某平台发文称：“久违的更新……万象更新的季节，一切都好，只是休息的时间多了一些，也比从前有更多的时...