全球多地天文学家同步公布5500万光年外黑洞真容 人类首次“看见”黑洞
“事件视界望远镜”项目和美国国家科学基金会10日举行新闻发布会
神秘天体黑洞终于被人类“看到”了。数百名科研人员参与合作的“事件视界望远镜”项目10日在全球多地同时召开新闻发布会，发布他们拍到的第一张黑洞照片。
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。
“我很高兴地宣布，我们首次看到了曾认为不可见的东西……而这只是开始，”项目主任、美国哈佛-史密森天体物理学中心的谢泼德·杜勒曼在美国首都华盛顿说。发布会现场多次响起热烈掌声。
除华盛顿外，中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔和日本东京等地也同时召开发布会。美国《天体物理学杂志通讯》以特刊形式通过6篇论文发表这一重大成果。
上世纪初，爱因斯坦提出广义相对论预言了黑洞的存在。这是一种体积极小而质量极大的天体，引力非常强，以至于周围一定区域内连光也无法逃逸，这一区域被称为“事件视界”。
“事件视界望远镜”就是为观测黑洞的“事件视界”而设计的。它由分布在全球多地的射电望远镜组成，相当于一台口径为地球直径的超级望远镜。2017年4月，从美国夏威夷到智利、从伊比利亚半岛到南极的这些望远镜在同一时刻对准M87中心黑洞拍照，其难度相当于从地球上给月球表面的一个橙子成像。照片经过近两年的数据处理及理论分析后“冲洗”完成。包括中国科学院上海天文台在内的一些中国机构参与观测和数据处理。
照片给出黑洞这一极端天体存在的最直接证据，验证了广义相对论，也将帮助回答星系中的壮观喷流如何产生并影响星系演化等诸多前沿问题。
“黑洞是时空尽头，存在一些我们想破解的谜团。首次给黑洞拍照可能帮助我们朝着解开这些谜更进一步。”项目科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克告诉新华社记者。美国哈佛大学理论物理学家亚伯拉罕·洛布形容：“百闻不如一见，一图抵千言。”
科普
黑洞——比科幻更不可思议的天体
“事实有时候比小说更奇怪，黑洞最能真实体现这一点，它比科幻作家梦想的任何东西都更奇怪。”霍金在最后一本著作《十问：霍金沉思录》中这样写道。
时空中的无底深渊、深藏不露的引力陷阱……黑洞是天文物理史上最引人注目的研究课题之一，更是科幻小说、电影等多种文艺作品中的常见“角色”。
人类关注黑洞的历史可以追溯到18世纪末。在万有引力定律提出约百年后，英国科学家约翰·米歇尔在1783年首次提出，可能存在引力强大到连光线也无法逃离的“暗星”。不过，那时天文学家对此讨论不多。
1915年，爱因斯坦提出真正“预见”黑洞的广义相对论。但其实，就连爱因斯坦也曾经不相信黑洞真实存在。不过，科学界确实利用广义相对论计算得出，在宇宙中存在这样的天体。
20世纪60年代，美国天体物理学家约翰·惠勒首次将“黑洞”作为一个科学术语提出，这个词象征着它的黑暗和神秘。此后，科学界不断收获关于黑洞的研究成果。迄今，黑洞的存在已得到多数天文学界和物理学界科研人员的承认。
在人类首次获得黑洞照片之前，2015年堪称黑洞研究的一个小高峰：引力波探测项目为黑洞的存在提供了明确证据。
科学界普遍认为，黑洞是宇宙中最神秘的天体，几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处，其周围形成一个强大的引力场，在一定范围之内，连光线都无法逃脱。这个边界称作“事件视界”。根据理论推算，银河系中光恒星量级的黑洞就有上千万个。天文学界认为，许多星系中央都有超大质量黑洞。
天文学家根据质量将宇宙中的黑洞分成了三类：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）。
看点
照片“冲洗”历时两年时间
——科学家详解首张黑洞照片怎样产生
黑洞引发人们无数遐想，但没有人知道它的真正模样。正因为这个，第一张黑洞照片才备受期待，被誉为“非凡的科研成果”，是天文学上的“重要里程碑”，“具有历史性意义”。
给黑洞拍照的“事件视界望远镜”项目科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克告诉记者，黑洞涉及人类对宇宙的根本了解，“我们的宇宙中有两大理论，爱因斯坦的相对论描述了宏观，量子力学描述了微观，但是在黑洞的边缘，相对论与量子力学无法协调，在那里可能会发现新的东西”。
美国亚利桑那大学天文学副教授丹尼尔·马罗内认为，黑洞之所以重要，是因为它在长时间尺度上会影响宇宙演化。但人们并没有完全了解黑洞如何吞噬物质，然后又将其中一部分以接近光速向外喷射，影响其所在星系。黑洞照片不仅将为广义相对论提供新信息，也有助于了解黑洞喷流的形成过程。
由于光线无法逃出黑洞，科研人员要拍的实际上是黑洞产生的“阴影”以及周围的吸积盘等，从而描绘出黑洞的轮廓。此次拍照的一个目标是代号为M87的超巨椭圆星系中心黑洞，距离地球5500万光年。要拍摄这么远的对象，科学家模拟出口径像地球一样大的望远镜，这就是“事件视界望远镜”，它集合了分布在全球各地的多个射电望远镜。从智利阿塔卡马沙漠到南极冰原，从西班牙的高山到夏威夷的海岛，8个射电望远镜通过“甚长基线干涉测量技术”联合起来，成功拍到人类历史上第一张黑洞照片。
谈及给黑洞拍照的难度，项目协作委员会主席、德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯打比方说：“如果地球是平的，那使用这一技术可以从波恩看清纽约街头报纸上的字。”
经大约两年的数据处理及理论分析，照片才成功“冲洗”出来。照片展示了一个中心黑色的明亮环状结构，有点像甜甜圈，也与此前科幻电影《星际穿越》科学顾问根据相对论等模拟的黑洞图片相似。“我们已经完成了上一代人认为不可能做到的事情，”项目主任、美国哈佛-史密森天体物理学中心的谢泼德·杜勒曼总结说，“技术的突破、世界上最好的射电望远镜之间的合作、创新的算法都汇聚到一起，打开了一个了解黑洞的全新窗口。”
在“事件视界望远镜”项目中，中国科学院天文大科学研究中心（国家天文台、紫金山天文台和上海天文台）参与了位于美国夏威夷的东亚JCMT望远镜对黑洞的观测，多名中国学者是此次黑洞照片相关论文的作者。不过，中国天文学界清醒地认识到目前的“参与者”角色。中国科学院国家天文台副台长薛随建指出，这次“算是重在参与”，但为在相关科研领域“机制性参与国际合作组织、逐渐发挥越来越重要的作用，做出了良好的示范”。
法尔克说，今后要拍摄更好的黑洞照片，就需要走向太空，“中国在射电干涉测量技术和太空探索方面的能力正快速增长，我期待未来中国能成为这个领域的重要一员”。文/图据新华社
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