黑洞的剪影是如何做出來的?

拍攝這張黑洞照片是一個國際組織，是世界望遠鏡，非常大的國際合作。這個國際合作也受到全世界研究機構的資助。這里有13個EHT的公司，我們支持東亞天文臺的運營，同時還有其他的都有參與，這里面有超過了200多名科學家。

這次黑洞的照片是針對一個叫梅西M87拍攝的，M87是室女座方向的一個巨型星系，隨著我們觀測本領提高，我們可以看到越來越多的細節。這是M87的星云，這是射電的結構，隨著我們觀測本領逐步提高，最后我們就能夠接近黑洞，對黑洞進行成像。

我們拍攝黑洞照片之后，我們要知道照片告訴我們什么？我們要提取這些信息進行比較，理論模型以及理論模型圖像重建之間的對比，這個涉及非常多的計算。黑洞的陰影圖像告訴我們什么？首先我們觀測的特征，這個黑洞的陰影的大小以及它這個亮度不對稱性，這個南北不對稱性的自圈。結合這個噴流結構與我們視線的夾角，我們可以知道這個遠離地球，地球自旋方向是順時針旋轉，總而言之，我們發現與愛因斯坦的廣義相對論非常一致。

那么我們說陰影無處不在，只要黑洞存在就有陰影，黑洞陰影早在70年以前就考慮了光線彎曲，大約是黑洞事件視界的5倍，當然這個黑洞質量越大，視界半徑越大，陰影直徑越大。距離越近，看上去這個張角越大。根據我們目前人類的知識，有兩個黑洞在天空平面上看上去最大，一個是銀河系中心黑洞，是400黑的質量，到地球是2600光年，它的陰影大小是50個微角秒，M87黑洞，它的黑洞陰影大小是40微角秒。

那么我們剛才說了這個黑洞的陰影只有40到50個微角秒，我們怎么看到它？我們知道一個望遠鏡分辨細節的本領跟觀測的波長和望遠鏡途徑有關系，望遠鏡口徑越大，我們獲得的分辨的本領越高。要分清到40到50的微角秒，你可以想象一下。因為這個角度非常小，我們一個單口徑的望遠鏡沒辦法取得分辨本領，我們1978年實現了一個VLBI，如果我們把地球上適合對黑洞進行成像的望遠鏡聯合起來，我們可以形成一個有效的望遠鏡，大小是多少？地球的直徑是1萬多公里，我們做成一個1萬多公里的望遠鏡，這樣比單口徑比500多大多了，對吧。

我們德國科學家也介紹了VLBI的情況，大的望遠鏡它的數據的采樣越來越好，自然對這個黑洞成像得到的質量越高。剛一開始只有少數的幾個望遠鏡的時候，我得到的圖像非常不可靠。只有當我們的望遠鏡比較多，我們才能得到比較好的望遠鏡圖像。

這個事件視界望遠鏡在2017年對兩個黑洞進行成像觀測，之前觀測不具有成像的能力。這個觀測使用位于世界六地的8臺望遠鏡。最重要是位于智利的，組成一個非常大口徑的望遠鏡，還有我們德國馬克的一個望遠鏡，再有在南極的一個望遠鏡。這些望遠鏡組成起來，就實現了一個等效將近1萬公里的望遠鏡，這是一些成員在各個臺上觀測拍的一個照片。這邊是亞歷山大的，右邊是南極的，墨西哥的，然后智利的，還有西班牙的。這是當時觀測的一個情況。

這里是一個我們在夏威夷JCMT望遠鏡觀測的設備，我們可以看到信號的流程。我們接收機通過終端進行數字化，我們進行采樣，然后在每一個臺上有非常高精度的輕鐘，每百萬年不差一秒，我們可以看到2017年觀測對應每一個臺上收集的數據非常多，每秒32GBT。

EHT數據采集記錄系統在2006年到2007年實現了一個4GB的數據記錄，因此發展到第一代的VLBI數字終端系統。在2017年實現了32GB的這樣的數據記錄，在2018年實現64GB的數據采樣。實際上我們數據的記錄跟時間結合起來，每兩年翻一倍結果。這里面我們記錄的數據非常多，比如在2017年5天一共記錄了3.5PB的數據，我們考慮一部電影1個G，相當于3500萬部電影。這個記錄的數據從每個臺站運到了美國天文臺，以及德國天文臺，我們可以看到對硬件要求非常高的。2018年觀測，實際上有新的望遠鏡加入起來，這是格林蘭島的望遠鏡加入進來，這是歐洲的望遠鏡加入進來，這樣我們采集的數據越來越大，精度越來越高。（編輯/熊銘）