Question

人类首张黑洞照片

Answer 1

黑洞，在宇宙中，它可吞噬运行到它附近的天体星球！

Answer 2

黑洞是什么？

自上世纪中期开始，人们对黑洞的探秘就从未停止过。

200多年前，英国的米歇尔和法国的拉普拉斯就曾提出： 一个质量足够大但体积足够小的恒星会产生强大的引力，以致连光线都不能从其表面逃走，因此这颗星是完全“黑”的，但这一推论随后被人遗忘。

1915年爱因斯坦发表广义相对论不久，德国数学家史瓦西得到了静态球对称情况下爱因斯坦场方程的一个解，解在一个特殊半径（后称史瓦西半径）处存在奇异性。

1939年美国物理学家奥本海默等也证明确实存在一个时间-空间区域，光也不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者。这一区域的边界称为视界，在静态球对称情况下，视界半径就是史瓦西半径。如果某天体的半径小于史瓦西半径，那么该天体就应该是“黑”的，无法被我们看到。

科学家们把这些引力极强而又“看不到”的特殊天体称为“黑洞”。因此，黑洞也是爱因斯坦广义相对论预言的一种产物。

黑洞如何形成：都是引力惹的祸

中国科学院国家天文台研究员陆由俊说：“目前比较明确的是恒星级质量的黑洞是恒星塌缩的遗骸；而大质量黑洞则有可能由其它机制产生的中等质量黑洞吸积物质长大而成。”

所有的恒星都是核聚变反应炉，在其中，轻元素（主要是氢）聚合成重元素。核聚变过程提供了恒星一生的大部分能量。不过，最终，核燃料耗尽，由中心产生的能量再也无力对抗外壳巨大的重量，引力开始起主宰作用。

根据相对论，没有东西能行进得比光还快。如果光都逃逸不出来，其他东西更不可能：所有东西都会被引力场拉回去。这样，就出现了一个事件的集合或时空区域，光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者——我们将这一区域称谓黑洞，将其边界称作事件视界。

如何确认黑洞的存在

科学家们可以通过黑洞对周围天体的影响来间接地感受到它的存在，尤其是它巨大的引力造成的时空扭曲，就像可以通过月亮的绕行轨道和速度来间接推测地球的质量。

其次，上文提到过吸积盘和喷流会产生发光现象，伴随其他频段的辐射。

最后，黑洞与其他天体或另一个黑洞的相互作用会产生大量引力波，也是可探测的线索。

为什么要给黑洞拍照

Answer 3

给银河系中心黑洞“洗照片”存在更多技术上的困难。正因地球在银盘里面，观测中心黑洞需要透过许多恒星、尘埃和气体，造成较强的散射效应，成像更难。
黑洞周围的光环究竟发出的是什么样的光呢？具体来讲，这次全球8台射电望远镜收集到了湍急的吸积气体辐射出的波长为1.3毫米的光。

这种光比我们熟悉的可见光波长要长，其实并不存在颜色的区分，科学家们只能感应到信号的强弱，照片中的红色是后期处理的效果，而《星际穿越》选择了亮黄色。

为什么选择这个波段？这里面讲究很大。一方面，黑洞吸积气体在这个波段的辐射比较强。另一方面，这个波段在射电波中算是波长比较短的。

照片的分辨率与两个主要因素相关。观测的波长越短，望远镜的口径越大，照片就越清晰。这次，科学家们运用甚长基线干涉技术（VLBI）将8台望远镜组成了一台口径等同于地球直径的巨大望远镜网络。那么，为什么不使用波长更短的红外线、甚至可见光呢？袁峰解释道，在这些波段，干涉技术还没有那么成熟，无法实现给黑洞拍照的目的。可以说，1.3毫米的波长正处在一个技术的平衡点上。

从源头上来讲，这些光是由黑洞吸积盘上的同步辐射产生的。气体到了吸积盘附近，温度变得非常高，粒子的运动速度达到了相对论性速度。在吸积盘产生的磁场里，相对论性粒子运动就会发出同步辐射。

Answer 4

2019年4月10日
人类首张黑洞照片问世了
而我们
也成为宇宙中
第一批亲眼看到黑洞的人类！
这一切，
都得益于一个叫“事件视界望远镜”（EHT）的项目。
正是这个项目，
在过去的两年多里，
完成了给黑洞拍照（天文观测）
以及照片的“冲洗”（后期数据处理）。
【小飞豹】解答

Answer 5

人类获得的首张黑洞照片10日面世。这一重大科学成果由全球多国科研人员历经数年合作完成。那么，这张照片在科学上有多重要？拍到黑洞照片有多难？中国又发挥了什么作用？

“具有历史性意义”

两百多年前，就有科研人员设想宇宙中存在一种质量巨大、引力强到连光也无法逃脱的天体。爱因斯坦在一百多年前提出的广义相对论，可用于计算出这种天体的若干性质。但黑洞作为一个科学术语，直到20世纪60年代才由美国天体物理学家约翰·惠勒提出。

几十年来，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·法尔克告诉新华社记者，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。

1919年，人们在非洲和南美出现日食时观测到光线的弯曲，从而验证了广义相对论相关预言的正确性。百年后发布的黑洞照片，又一次支持广义相对论。不由让人想起被多次重复的那句话：爱因斯坦又对了。

“上一代人不可能做到的事”

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，它的质量是太阳的65亿倍，但离我们实在太远，达到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