人类首次“看到”黑洞 证实了神秘天体黑洞的存在，也使得爱因斯坦的百年猜想终得检验
2019年4月10日，人类终于看见黑洞真容！
这张在全球多地同步公布的“大片”，证实了神秘天体黑洞的存在，也使得爱因斯坦的百年猜想终得检验！
经过10多年准备，四大洲8个观测点组成虚拟望远镜网络———一个如同地球直径大小的事件视界望远镜，在集齐所有观测数据并深度分析后，让黑洞终于拥有了一张“正面照”。
首次“看到”黑洞：爱因斯坦说对了
百余年来，人类探寻黑洞奥秘的脚步从未停歇。
从爱因斯坦的广义相对论率先预言黑洞的存在，到惠勒提出“黑洞”概念，再到霍金提出“黑洞是时空的扭曲者”……科学家们日益相信，宇宙中存在许多大小不一的黑洞，甚至在银河系的中心就有一个超大黑洞。就在4年前，两个黑洞合并产生的引力波信号被科学家“捕捉”到，成为科学界的一个里程碑事件，人类开始“听”到黑洞。
这一次，人类终于眼见为实。
此次露出真容的黑洞，位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影，周围环绕一个新月状光环！
拍照难在哪？用难以想象的计划寻找“至暗信号”
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。
这是一个难以想象的大科学计划：用分布全球的8个观测点，组成一个口径如地球直径大小的虚拟望远镜。条件苛刻的观测点，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。
要顺利拍照，不仅要“看”得远，还要选对频道。“对黑洞成像而言，最佳的波段进行观测至关重要，这个波段就在1毫米附近，成像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。”不同的望远镜各有所长。正是给黑洞拍照的这一特殊要求，让包括“中国天眼”在内的一些大型望远镜“束手旁观”。
专家解释，这一波段的黑洞电磁波辐射最明亮，而背景“噪音”的干扰又最小。
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。
跻身一流，中国成为国际科学合作重要参与者
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。
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。
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。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。据新华社
为什么要给黑洞拍照？
验证广义相对论
广义相对论预言了黑洞“暗影”的存在、尺寸和形状。如果观测结果与预测相符，就验证了广义相对论;如果不一样，说明有一些新的方面需要改进。
理解黑洞是如何“吃东西”的
黑洞的“暗影”区域非常靠近黑洞吞噬物质形成的吸积盘的极内部区域，综合之前观测获得的吸积盘更外侧的信息，能更好地重构黑洞“吃东西”的物理过程。
理解喷流的产生和方向
某些朝向黑洞下落的物质在被吞噬之前，会由于磁场的作用，沿着黑洞的转动方向被喷出去。以前收集的信息多是更大尺度上的，却没法知道在靠近喷流产生的源头处发生了什么，现在对黑洞暗影的拍摄，就能助科学家一臂之力。
黑洞是什么？
是某个时空区域，由于引力非常强，以至于速度最快的光子都没有办法逃离。
它是被爱因斯坦所提出的方程的一种解的形式所预言存在的。
它完全不发射和反射任何电磁波，仪器和肉眼都无法直接观测到。
任何质量的物体都对应有一个临界半径，物体如果被压缩成球体，其半径小于这个临界半径后就会发生重力塌缩
黑洞有哪几种？
恒星级质量黑洞
一般认为，大质量恒星演化到晚期后，核心的燃料用尽，所产生的能量无法抵挡自身物质向内的引力，会发生塌缩，并以超新星爆炸结束自己的生命。当剩余的核心质
量大于3.2倍太阳质量时，将会
在引力作用下继续塌缩形成黑洞。
超大质量黑洞（质量大
于几百万倍太阳质量）
通过更小质量黑洞的碰撞并合，以及更小质量的黑洞吞噬气体尘埃而成。
中等质量黑洞（质量介
于前两者之间）
缺乏观测证据，来源可能有三种可能机制
恒星级质量黑洞的并合或恒星级质量黑洞通过吞噬气体成长而形成。宇宙大爆炸过程中形成的原初黑洞。经星团历练后的大质量恒星塌缩而成。
“事件视界望远镜”项目
来自全球30多个研究所的科学家
们，利用分布于全球不同地区的八个射电望远镜阵列组成一个虚拟望远镜网络，人类第一次看到黑洞的视界面。这个虚拟的望远镜网络被称为“事件视界望远镜”，其有效口径尺寸将达到地球直径大小。
黑洞是如何被看见的？
方法一:“柴郡猫的笑容”
远方天体发出的光线在黑洞附近会被弯曲，黑洞扮演了引力透镜的角色，很多来自遥远背景星系的光线在途经前方星系或者黑洞产生的引力场时，发生了扭曲而形成“弧形”，甚至可变成圆环形状。
方法二“星星绕着谁跳舞”
一些天体系统，两颗恒星因彼此间的引力吸引做互绕运动。而在某些这类双星系统中只能看到一颗恒星，它绕着某个不可见的伴星做轨道运动。
在绝大多数星系的中心都存在着一个超大质量黑洞。正如地球绕着太阳转，星系中的恒星也都围绕着这个超级大黑洞旋转。
方法三“一贪吃就露馅”
情形一
黑洞吞噬恒星等物质时，这些物质会被黑洞的巨大引力撕扯成气体；
这些气体在黑洞视界外围形成一个旋转的气体吸积盘；
吸积盘中气体高速旋转，气体之间的摩擦会产生大量的热并发出强烈的X射线；通过捕捉宇宙中的X射线，可推断黑洞的存在。
有的黑洞处于双星系统，另一个天体是正常恒星；正常恒星的物质进入黑洞周围的吸积盘中，吸积气体的量过多时会沿着黑洞的两个转轴将多余的气体抛射出去，产生喷流。吸积盘和喷流都能够产生电磁辐射，科学家利用地面或者太空的望远镜可以探测到黑洞的存在。中国发射的“慧眼”太空望远镜就是利用这个方法观测黑洞的。
方法四“看不见还可以听”
2015年人类首次探测到引力波，引力波就像时空中的涟漪，两个黑洞组成的天体系统不会产生能够被探测到的电磁波辐射。引力波是目前研究双恒星级质量黑洞的唯一手段。
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