黑洞照片背后的信息解讀

李宏策

舉世矚目的黑洞照片已經公布，這張紅遍全球的圖像透露出哪些信息，未來天文學家還將會給我們帶來什么樣的驚喜？聽法國國家科學研究院（CNRS）兩位資深專家詳細解讀黑洞照片背后的信息。

這兩位“大咖”，一位是巴黎綜合理工學院教授、CNRS主任研究員馬休·德諾華，他從事高能伽瑪天文學研究，在巴黎綜合理工學院講授高能天文學、量子力學等課程，是2018年CNRS銀獎獲得者;另一位是CNRS主任研究員娜塔莉·德呂埃勒，她在巴黎狄德羅大學宇宙學實驗室從事引力波和宇宙學問題研究，曾于巴黎綜合理工學院、巴黎高等師范大學講授廣義相對論，著有《現代物理學的相對論》《引力波》等書籍。

為黑洞拍照是一項創舉

德諾華表示，給黑洞拍照是一項技術創舉，通過將干涉技術（VLBI）與位于全球的望遠鏡相結合，創造了一個巨大的“虛擬”望遠鏡，使角度分辨率達到前所未有的20微弧秒。這相當于從一萬公里外看到一毫米的物體，更形象地說，相當于從地面看到月球上的高爾夫球。

黑洞照片的取得是一項基礎性科學成果。近年檢測到的引力波，不僅證實了廣義相對論的預測，同時還證實了“中間”質量黑洞的存在（質量約為數十個太陽）。但在此前的研究中，我們從未“看到”過黑洞。

這張黑洞照片可以讓我們看到圍繞黑洞轉動的光線——可能是黑洞周圍的等離子體產生的，這是一個重要的發現。

歷盡艱辛，但還有很長的路要走

德呂埃勒認為，“事件視界望遠鏡（EHT）”項目取得的成就是一項非常重要的科學成果，為愛因斯坦廣義相對論提供了新的驗證。它證明了人類可以觀測到靠近黑洞視界的物質運動，在精度達到一定程度后，將可以借此了解黑洞的引力場，并能夠探究現實中的黑洞是否符合愛因斯坦廣義相對論的預測。但要實現如此高的精度還有很長一段路要走。目前，這張照片證實了黑洞的質量，但還不足以確定其轉速。此外，它雖然與廣義相對論“兼容”，但由于其不夠精確，同時也能夠與其他競爭模型兼容。

德諾華指出，EHT的工作還沒有完全完成，下一步它將把鏡頭對準銀河系中心的人馬座A*。銀河系中心的黑洞比M87星系中心黑洞更輕、更小，其周圍的光線環繞一周可能只需要數十秒，而M87星系黑洞周圍光線環繞一周則需要數小時。這將導致圖像會發生更多的變化，從而需要進行“動態”分析。此外，EHT還需要對黑洞做更細致的研究，包括測量黑洞旋轉速度，觀察吸積過程物質如何落入黑洞，從其他方面檢驗廣義相對論，觀察等離子噴射等。此后，EHT還可能將目標轉向其他黑洞，也將有更多天文臺加入，以進一步提升觀測能力。

? 兩位專家都表示還有更多未知等待探索，目前有許多其他大型研究項目，包括光學天文學（建設超大望遠鏡）、無線電、X射線、伽馬射線、中微子、引力波等。相信未來將有更多世界級重大發現，引領我們一步步探索自身所處的神秘宇宙。