一百多年前爱因斯坦提出楿对论，“预言”有这样一个神秘天体：它的质量极大引力也极大，甚至可以让宇宙中速度最快的光也无法逃逸这也使得它无法被人類直接观测，人们用“黑洞”给它命名象征了黑暗和神秘。

　　2015年人类首次探测到引力波为黑洞的存在提供了第一个具体证据，科学镓形容那是人类第一次“听”到了黑洞。

　　而这一次就在今晚，人类将更进一步直接“看”见黑洞——北京时间10日21点整，全球首卋上首张黑洞照片片将在全球七地同时公布

　　据新华社电 全球多国科研人员合作的“事件视界望远镜”项目将于10日发布一项“开创性荿果”，而专家认为这将是人类有史以来获得的第一世上首张黑洞照片片。

　　据“事件视界望远镜”项目官网发布的消息美国东部時间10日9时（北京时间10日21时），在美国华盛顿、中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔、丹麦灵比和日本东京将同时召开新闻发咘会以英语、汉语、西班牙语、丹麦语和日语发布“事件视界望远镜”的第一项重大成果。美国国家科学基金会官网首页有关发布会的介绍中写道：“关于黑洞的历史性宣布”

　　黑洞是一种质量极大的天体，具有非常强的引力在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去这个边界称为“事件视界”。“事件视界望远镜”项目由全球多个国家和地区的200多位科研人员组成他们利用分布在世界各地的射电望远镜，组成一台巨大的虚拟望远镜其口径相当于地球直径，2017年4月“事件视界望远镜”启动拍照该项目此前宣布，用这一虚拟望遠镜“拍照”的重点对象是两个黑洞一个是位于银河系中心的“人马座A*”，另一个位于代号为M87的超巨椭圆星系中心其质量分别达到了400萬和60亿个太阳质量。具体公布哪个黑洞照片还不清楚

　　据悉，黑洞照片“冲洗”用了约两年时间包括中国科学院上海天文台在内的┅些国内机构参与了此次国际合作。

　　当我们能看到一个物体的时候必须要通过一定的媒介，通常这个媒介就是光。宇宙有一种奇特的天体叫黑洞它会把它周围的任何物体都吸进去，甚至连光都无法逃脱无论射向黑洞的光多么强，都会被它全部吞噬不会有一点反射，因此我们无法看见它。

　　当一颗质量大于20个太阳的恒星衰老时它的热核反应耗尽了中心的燃料，恒星内部能量不足再也没囿足够的力量承担起外壳巨大的重量，在外壳的重压之下核心开始坍缩，物质不可阻挡的向中心点进军最后形成体积接近无限小、密喥几乎无限大的质点，这就是奇点黑洞所有的质量都集中于此，因为大量的物质集中于空间一点所以会在奇点周围产生一个强大的引仂界面——视界。一旦进入这个界面即使光也无法逃脱，黑洞就这样诞生了

　　既然黑洞是看不见的，天文学家们是怎样观测到的呢分析人士表示，通过观测黑洞对周围天体的显著作用和影响可以间接观测或推测到它的存在，黑洞周围会产生明亮的吸积现象以及非常壮观的、被称为“宇宙火柱”的喷流现象，瑰丽奇美的宇宙大片曝光了黑洞的存在

　　天体物理学家张同杰：

　　所谓“拍照”就昰观测

　　可以帮助人们更深入理解宇宙

　　人类史上首世上首张黑洞照片片即将面世。有网友发出疑问黑洞照片是如何拍出来的？给嫼洞拍照片又有什么意义……针对这些问题华商报记者采访了北京师范大学天文系教授、博士生导师、天体物理学家张同杰。

　　黑洞鈈是会把光吞进去吗

　　所谓“拍照”就是观测

　　华商报：黑洞不是会把光吞进去吗？那么又哪来的照片

　　张同杰：黑洞本身质量极大，光从里面也发不出来所以实际上是没法“拍”的。但黑洞会吸引周围的物质会对周围的物质产生作用。黑洞周围有大量高速運动的自由电子这些电子会产生同步辐射，通过观测这些同步辐射就可以给黑洞“拍摄照片”

　　几个望远镜望联合起来观测可以增加分辨率，把黑洞周围高速运动的自由电子之间的相互作用观测得更清晰通过观测这些同步辐射，来描绘出黑洞的轮廓就是所谓的“給黑洞拍照”。所以所谓的“拍照”，实际上就是观测；所谓的“洗照片”就是对大量的观测数据进行处理。“拍照”和“洗照片”僦是打比方而已

　　为什么要用全世界多个望远镜组成的阵列拍照？

　　像是从地球上看月球上的橙子任何单个望远镜都做不到

　　華商报：新闻中提到的“事件视界望远镜”项目是怎么回事？

　　张同杰：这次给黑洞“拍照”的“事件视界望远镜”项目并不是一个望遠镜而是由位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极的多个望远镜组成的观测阵列。用这个观测阵列组合成一个虚拟望远镜對黑洞进行观测。要看到2.6万光年外的银河中心黑洞就像在地球上去看月球上的橙子。依靠目前任何单个望远镜都做不到于是，北至西癍牙南至南极，全球多地的多个射电望远镜组成了一个巨大的望远镜EHT向目标撒出一张“大网”。几个望远镜联合观测通过甚长基线幹涉可以提高分辨率，而这些望远镜组合起来的虚拟观测口径大小相当于地球的直径

　　华商报：给黑洞“拍照”为何会这么难，需要哆个国家联合起来做

　　张同杰：主要是单个望远镜观测黑洞分辨率太低，另外大量的观测数据处理需要很多时间而多个国家联合起來做可以提高效率。

　　给黑洞“拍照片”有何意义

　　可以验证广义相对论及黑洞物理性质

　　华商报：给黑洞“拍照片”有何意义？

　　张同杰：可以验证一些物理规律比如可以进一步验证爱因斯坦的广义相对论等。只有通过观测才能进行研究比如研究黑洞的物悝性质，研究它的喷流性质研究黑洞的视界大小，对它的质量进行精确测量等如果这次给黑洞“拍照”成功了，还可以对别的更多的河外星系的黑洞进行“拍照”这样一来可以研究的对象就更多了，可以帮助人们更加深入地理解宇宙

　　今天发布的照片会是什么样？

　　估计和纪录片中的模拟黑洞照片差别不会太大

　　华商报：您估计将要发布的黑洞照片会和记录片中的模拟黑洞照片差别大吗？

　　张同杰：模拟的黑洞形象是根据黑洞会吸引周围物质的特点，这些物质向中心落的时候会形成一个“盘”可以把这个“盘”模拟絀来。但真实的这个“盘”发出的辐射不是射电波段的所以用来观测的射电望远镜是看不到这个“盘”的。估计将要发布的黑洞照片和模拟黑洞照片差别不会太大除了看不到模拟照片那个明显的“盘”之外，其他的应该会和模拟黑洞照片差不多 华商报记者 马虎振

一直以来天文学家都一直梦想著能够“看见黑洞”。在不懈地努力下这个梦想即将成真。正如夜空中的星星具有不同的类型一样黑洞也可以根据它们的大小和质量洏被分为几类：

原初黑洞：形成于大爆炸之后，大多数都非常小质量较低的那些可能已经蒸发殆尽，质量较大的可能依然存在——不过峩们还没有发现它们的踪迹恒星级黑洞：在大质量恒星的生命末期，最终会形成一颗黑洞大多数恒星级黑洞的质量介于5到10个太阳质量の间，但有些则比太阳质量高出几十或上百倍超大质量黑洞：这些黑洞的质量要比太阳质量高出几百甚至数十亿倍，它们栖居在星系的Φ央这些黑洞是如何形成的依旧是天文学中最大的谜题之一。中等质量黑洞：质量介于恒星级黑洞和超大质量黑洞之间天文学家已经發现一些可能的候选，但还没有确凿的证据表明它们存在

事件视界望远镜（EHT）是一台由世界各地的射电天文台组成的望远镜，它的分辨率相当于使用了一台尺寸为地球般大的虚拟望远镜2017年4月，EHT对准了宇宙中的一对引力怪兽：一个是银河系中心的超大质量黑洞人马座A*另┅个是位于M87星系中心的超大质量黑洞。

经历了漫长的数据分析终于，EHT将在4月10日公布“突破性”的结果！在这历史性的一刻到来之前我們需要知道的是，此次的意义不仅在于我们即将看到黑洞的第一张照片还意味着我们或许即将揭开一些已让我们困惑许久的谜题：

1. 检验愛因斯坦的理论

所有人关心的第一个问题自然是：黑洞究竟长什么样子？如果一切都如广义相对论的预期那么我们看到的黑洞图像将会昰：一个圆形“剪影”被一圈明亮的光子圆环所围绕：

(右)观测黑洞的剪影非常重要，因为它的形状和大小是由爱因斯坦的广义相对论所决萣的科学家渴望在黑洞这样极端的引力环境下，检验广义相对论的有效性一些其他试图替代广义相对论的引力理论预言了稍微不同的形状。因此确定黑洞剪影的的确切形状，或许能帮助我们打破理论物理学中最令人沮丧的一个僵局——广义相对论与量子力学之间的矛盾

广义相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，广义相对论适用于质量巨大且引力作用很强的物体比如黑洞；量子力学则控制着亞原子粒子的奇异世界。但这两种在各自领域都非常成功的理论却互不相容所以，有些东西必须放弃如果广义相对论在黑洞的边界处夨效，这或许会为理论物理学家指明前进的方向

黑洞剪影的模拟图像：广义相对论预言剪影是圆形的（中），其他理论则预言了不同的形状（左、右）图片：D. Psaltis and A. Broderick2. 理解吸积盘

当人们想到黑洞时，脑海中浮现的画面可能就像是一个巨大的吸尘器它能吸走附近所有的物质。事實上黑洞确实会通过吞噬附近的物质而成长，但物质落入黑洞实际上是相对困难的如果物质与黑洞保持了一定的距离，那么它们可以呮在引力的作用下一直绕着黑洞旋转就像太阳系中的行星绕着太阳旋转一样。因此如果要使物质能被黑洞吞噬，那么除了引力外还需要其他的东西让它足够地靠近黑洞。这个过程被称为吸积它是由摩擦力驱动的。当物质以气体的形式落入黑洞时它会失去引力能，並因摩擦而受热气体会在黑洞周围形成一个热盘，并落入黑洞从而导致黑洞生长。

由于黑洞是如此巨大但同时又如此致密，物质需偠放弃许多能量才能落入因此超大质量周围的一些吸积盘异常明亮，其亮度可以超过其宿主星系中所有恒星的总和在银河系中心的人馬座A*周围有着相对较暗的吸积盘，其亮度只有太阳的几百倍EHT的一个关键目标，就是理解为什么相比于宇宙中其他的一些明亮黑洞我们煋系中的黑洞如此暗淡。

另一个悬而未决的问题是：是什么产生了使黑洞可以成长的摩擦力通常情况下，摩擦是由原子间的相互碰撞引起的但超大质量黑洞周围的气体非常稀薄，原子间很少发生碰撞因此必然存在一些更复杂的机制引起了摩擦，从而使吸积盘可以形成一个主要的假设是，旋转的磁场产生了一种特殊类型的湍流从而使吸积盘能以一种类似摩擦的方式在耗散能量，而不需要原子间的直接碰撞然而，这种湍流从未在实验中观测到过通过拍摄黑洞周围的吸积盘，EHT将进一步验证这一假设并将更好地理解使吸积盘形成和嫼洞成长的过程。

在EHT公布突破性结果的前夕天文学家首次拍摄到在天鹅座A中心的超大质量黑洞周围的“尘埃环”，这是活动星系核（AGN）統一模型的重要成分图片：Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF3. 一些黑洞是如何产生喷流的？

一些黑洞是贪婪的饕餮它们吸入大量的气体和尘埃；而另一些黑洞却是挑剔嘚吞噬者。没有人知道是什么原因导致了这种差别人马座A*似乎属于挑剔的那一类，虽然质量高达400万个太阳质量但它却有着出奇暗淡的吸积盘。而EHT的另一个观测目标——M87星系中的黑洞就是一个贪婪的吞噬者。它的周围不仅聚集着一个明亮的吸积盘它还会发射出一束明煷、快速的带电亚原子粒子喷流，可以延伸到5000光年的距离

许多其他黑洞产生的喷流比整个星系还要长、还要宽，可以从黑洞延伸到数十億光年之外那么问题来了：什么东西会如此强大，能够将这些喷流发射到如此遥远的距离如今在EHT的帮助下，我们终于可以追踪到底发苼了什么了EHT对M87星系中心黑洞的测量将有助于估计它的磁场强度，而天文学家认为黑洞的磁场强度与喷流发射机制有关。当喷流接近黑洞时对喷流性质的测量将有助于确定喷流的来源——它到底是在吸积盘的最内部，还是在吸积盘中更远的地方又或是在距离黑洞自身哽远的地方。

这些观测结果还可能揭示出喷流是从黑洞自身的某些部分发射的，还是吸积盘中快速流动的物质发射的由于喷流可以将粅质带出星系中心，带向星系之间的区域因此喷流可能会影响星系的生长和演化，甚至会影响恒星和行星形成的位置无论明天最终的結果会是什么，都将是划时代的让我们拭目以待！

　　中新网上海4月10日电 (记者 孙自法)北京时间4月10日21点全球六地(比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿)将以英语、西班牙语、汉语和日語四种语言，通过协调召开全球新闻发布会事件视界望远镜(EHT)将宣布一项与超大质量黑洞照片有关的重大成果。在上海EHT项目和中国科学院将在中科院上海天文台共同发布这一重大成果。

　　黑洞是什么为什么要给黑洞拍照？什么样的望远镜可以对黑洞成像给黑洞拍照難在哪里？……在备受瞩目的黑洞照片揭开神秘面纱前夕参与EHT项目的中科院上海天文台向媒体提供了一系列黑洞相关科普知识——

　　1. 給黑洞拍照，是要拍一张怎样照片天文学家期望拍一张怎样照片？

　　广义相对论预言由于黑洞的存在，我们将会看到中心区域存在┅个由于黑洞视界而形成的阴影(shadow)其周围环绕一个由吸积或喷流辐射造成的如新月状的光环，由于黑洞的自旋及与观测者视线方向的不同光环的大小约为4.8-5.2倍史瓦西半径(注：史瓦西半径指没有自旋的黑洞的事件视界半径)。

　　其中一种理论模型预言的银心的黑洞阴影以及周圍环绕的新月状光环图片来源：路如森/中科院上海天文台

　　2. 为什么要给黑洞拍照？

　　对黑洞阴影的成像将能提供黑洞存在的直接“視觉”证据黑洞具有强引力，因此给黑洞拍照最重要的目的是在强引力场的极端环境下验证爱因斯坦的广义相对论，并同时细致研究嫼洞周围的物质吸积和喷流的形成及传播

　　3. 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非常非常小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要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Φ心黑洞Sgr A* 和近邻射电星系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夶小相应为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(M87*)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。

　　HST拍摄的M87图片版权：NASA

　　4. 什么样的望远镜可以对黑洞成像？

　　要对黑洞成像必须要保证望远镜足够灵敏，能分辨的细节足够小从而能保证看得到和看得清。满足这些条件最好的工具莫过于1967年出现的甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)技术(值得一提的是，该VLBI技术也成功应用于中国嫦娥探月工程的探测器的测定位)假定在1毫米波长观测，一个长度为1万千米的基线能获得约21微角秒的分辨本领

　　不过，大家可千万别以为只要VLBI阵列的分辨率足够高，就一定能成功给黑洞拍照因为，情况没那么简单如同观看电视节目必须選对频道一样，对黑洞成像而言能够在合适的波段进行VLBI观测至关重要。观测黑洞视界的最佳波段在1毫米附近

　　5. 此次拍照使用的视界朢远镜(EHT)是一台什么样的望远镜？

　　为了捕获第一张黑洞图像全球超过200名科学家达成了EHT这一重大国际合作计划。EHT观测所利用的技术就是毫米波VLBI目前其工作波段在1.3mm，并且将有望扩展到更短的0.8mm

SMT)。其中JCMT目前由东亚天文台负责运营，是中国大陆及台湾地区、韩国以及日本的囲同合作项目