◎“拍攝”日期：2017年起

　　◎攝影器材：全球8臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡

　　◎“攝影師”：包括中國在內(nèi)的全球60多個(gè)研究機(jī)構(gòu)看旋轉(zhuǎn)從地球上看，這個(gè)距離我們5000萬光年的M87黑洞是在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的?？搭伾掌募t色是后期處理的效果，你也可以理解為一種“照騙”了?？唇Y(jié)構(gòu)中間黑色的才是黑洞本體，直徑大概一千億公里，周圍是被它吸積成一圈的氣體?？葱螤钸@個(gè)黑洞的自旋方向在遠(yuǎn)離地球，由于多普勒效應(yīng)，光圈并不均勻，呈現(xiàn)出南北一邊較為明亮一邊較為暗的效果。

　　長久以來在電腦上模擬得到的黑洞形象，第一次真實(shí)地呈現(xiàn)在我們的眼前。2019年4月10日，人類終于看見黑洞真容!

　　這張?jiān)谌蚨嗟赝焦嫉摹按笃保C實(shí)了神秘天體黑洞的存在，也使得愛因斯坦的百年猜想終得檢驗(yàn)!

　　經(jīng)過10多年準(zhǔn)備，四大洲8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)組成虛擬望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)——一個(gè)如同地球直徑大小的事件視界望遠(yuǎn)鏡，在集齊所有觀測(cè)數(shù)據(jù)并深度分析后，讓黑洞終于擁有了一張“正面照”。為什么要給黑洞拍照?證實(shí)愛因斯坦又說對(duì)了

　　兩百多年前，就有科研人員設(shè)想宇宙中存在一種質(zhì)量巨大、引力強(qiáng)到連光也無法逃脫的天體。愛因斯坦在一百多年前提出的廣義相對(duì)論，可用于計(jì)算出這種天體的若干性質(zhì)。但黑洞作為一個(gè)科學(xué)術(shù)語，直到20世紀(jì)60年代才由美國天體物理學(xué)家約翰·惠勒提出。

　　幾十年來，黑洞引發(fā)人們無數(shù)遐想，但沒有人知道它的真正模樣。正因?yàn)檫@個(gè)，第一張黑洞照片才備受期待，被譽(yù)為“非凡的科研成果”，是天文學(xué)上的“重要里程碑”，“具有歷史性意義”。

　　“觀測(cè)結(jié)果與理論預(yù)言一致，這證實(shí)在黑洞這樣的極端條件下，廣義相對(duì)論仍然成立?！敝袊茖W(xué)院上海天文臺(tái)臺(tái)長沈志強(qiáng)說，先輩科學(xué)家為我們這個(gè)世界搭建的理論模型，再次經(jīng)受住考驗(yàn)。

　　拍一張照片到底有多難?光是“沖洗”就花了兩年

　　由于光線無法逃出黑洞，科研人員要拍的實(shí)際上是黑洞產(chǎn)生的“陰影”以及周圍的吸積盤等，從而描繪出黑洞的輪廓。此次拍照的一個(gè)目標(biāo)是代號(hào)為M87的超巨橢圓星系中心黑洞，它的質(zhì)量是太陽的65億倍，但離我們實(shí)在太遠(yuǎn)，達(dá)到5500萬光年。

　　要拍攝這么遠(yuǎn)的對(duì)象，科學(xué)家模擬出口徑像地球一樣大的望遠(yuǎn)鏡，這就是“事件視界望遠(yuǎn)鏡”，它集合了分布在全球各地的多個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡。從智利阿塔卡馬沙漠到南極冰原，從西班牙的高山到夏威夷的海島，8個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡通過“甚長基線干涉測(cè)量技術(shù)”聯(lián)合起來，成功拍到人類歷史上第一張黑洞照片。

　　要順利拍照，不僅要“看”得遠(yuǎn)，還要選對(duì)頻道?！皩?duì)黑洞成像而言，最佳的波段進(jìn)行觀測(cè)至關(guān)重要，這個(gè)波段就在1毫米附近，成像的分辨率相當(dāng)于能在黑龍江漠河閱讀南沙群島上的一張報(bào)紙。”上海天文臺(tái)研究員路如森說。

　　拍照難，洗照也不易，一洗就是兩年。望遠(yuǎn)鏡記錄下的海量數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行復(fù)雜的后期處理和分析，才能獲取最終的黑洞圖像。以2017年4月的觀測(cè)為例，每個(gè)臺(tái)站的數(shù)據(jù)率達(dá)到驚人的32GB/秒，8個(gè)臺(tái)站在5天觀測(cè)期間共記錄約3500TB的數(shù)據(jù)。專家表示，如果是像看電影一樣不間斷地看，至少需要500多年才能看完。

　　為何照片看起來有點(diǎn)糊?只能看到有限的幾個(gè)像素

　　和光學(xué)照片的清晰度問題一樣，根源在于分辨率。根據(jù)天文學(xué)家所了解的知識(shí)，要想提高望遠(yuǎn)鏡的分辨率，可以做兩方面的努力：一是降低觀測(cè)頻段光子的波長(等價(jià)于增強(qiáng)能量)，二是增加望遠(yuǎn)鏡的有效口徑。值得注意的是，此處的有效口徑，其實(shí)取決于望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡之間的距離。2017年有8個(gè)亞毫米波望遠(yuǎn)鏡加入了觀測(cè)，2018年北極圈之內(nèi)格陵蘭島的亞毫米波望遠(yuǎn)鏡也加入其中，基線長度進(jìn)一步增加，也進(jìn)一步改善了望遠(yuǎn)鏡的分辨率。

　　然而，盡管我們現(xiàn)在的亞毫米望遠(yuǎn)鏡基線已經(jīng)達(dá)到了1萬公里，但空間分辨率剛達(dá)到黑洞視界面的尺寸，所以在科學(xué)家們觀測(cè)的有限區(qū)域內(nèi)，就相當(dāng)于只有有限的幾個(gè)像素。在《星際穿越》電影當(dāng)中，天文學(xué)家基普·索恩設(shè)想的黑洞形象——包括吸積盤的許多具體細(xì)節(jié)——都通過技術(shù)手段呈現(xiàn)了出來，然而在真實(shí)的情況下，我們?cè)谡掌兄荒芸吹轿e盤上的幾個(gè)亮斑而已。

　　中國發(fā)揮了什么作用?從觀測(cè)到理論分析全程參與

　　在“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目中，中國科學(xué)院天文大科學(xué)研究中心(國家天文臺(tái)、紫金山天文臺(tái)和上海天文臺(tái))參與了位于美國夏威夷的東亞JCMT望遠(yuǎn)鏡對(duì)黑洞的觀測(cè)，多名中國學(xué)者是此次黑洞照片相關(guān)論文的作者。這也是此次黑洞照片在全球六地同步發(fā)布，上海名列其中的原因。

　　不過，中國天文學(xué)界清醒地認(rèn)識(shí)到目前的“參與者”角色。中國科學(xué)院國家天文臺(tái)副臺(tái)長薛隨建指出，這次“算是重在參與”，但為在相關(guān)科研領(lǐng)域“機(jī)制性參與國際合作組織、逐漸發(fā)揮越來越重要的作用，做出了良好的示范”。

　　太空可能是中國未來能發(fā)揮更多作用的地方。項(xiàng)目科學(xué)委員會(huì)主席法爾克說，今后要拍攝更好的黑洞照片，就需要比地球還大的望遠(yuǎn)鏡，這就需要走向太空，“中國在射電干涉測(cè)量技術(shù)和太空探索方面的能力正快速增長，我期待未來中國能成為這個(gè)領(lǐng)域的重要一員”。(本版稿件除署名外綜合新華社、澎 湃新聞、中國科普博覽等)●網(wǎng)友熱議

　　黑洞，比不上網(wǎng)友的腦洞

　　@我和動(dòng)漫的日常：黑洞像小太陽……宇宙：我好寂寞，于是打開小太陽獨(dú)自取暖。@今天認(rèn)識(shí)司桂恒同學(xué)了嗎：我覺得黑洞就像我的頭，清楚地看到我的發(fā)際線。@本兔是貓：黑洞難道不像明天我要吃的煎雞蛋嗎?@Eif_night：黑洞難道就不是燒著的煤炭洞? (劉丹整理)