5500萬光年之外的“黑洞”，是如何被拍到的

苗千

人類第一張黑洞照片的問世過程不可謂不隆重。在4月10日這天，全世界六地共同舉行新聞發(fā)布會，向全世界展示這張關于黑洞的照片。

人們通常認為黑洞是一種能夠吸收附近一切物質的恐怖天體，就連光線都逃不出來。而想要給一個物體拍照，則需要收集這個物體所發(fā)射或反射的光線——那么，人類如何才能給在數千萬光年之外的黑洞拍照？

從物理學的角度來說，黑洞并不算完全的黑暗。所謂“黑洞不黑”，就是說黑洞自身也會向外發(fā)射輻射，這正是以理論物理學家史蒂芬·霍金命名的“霍金輻射”。

盡管在理論上黑洞會向外界輻射，但這種效應實在是太過微弱，對于距離黑洞數千萬光年之外的人類來說，根本不可能探測到來自黑洞的霍金輻射，更不要說以此為黑洞照相了。

因此，人類此次得到的黑洞的照片，實際上是黑洞在圍繞其運轉的高能量吸積盤中間呈現出的一個黑色的輪廓。

想在地球上觀測一個數千萬光年之外的黑洞輪廓絕不容易，這就需要借助事件視界望遠鏡的能力了。所謂事件視界望遠鏡，是一個全球性的天文望遠鏡網絡。通過位于全球各處的8個天文望遠鏡協作工作，把整個地球變成了一架超級射電望遠鏡，也只有如此，人類才能夠首次拍攝到黑洞的照片。

事件視界望遠鏡因為黑洞的“視界”而得名。所謂視界，是指黑洞周圍一個數學上的邊界，在這個邊界以內，在引力作用下一切物質都會墜入黑洞有去無回。事件視界望遠鏡正是希望勾勒出黑洞的邊界。這個科學項目源于德國拉德堡德大學的天體物理學教授海諾·法爾克最初在1993年產生的一個想法，他認為如果世界上的射電望遠鏡可以協同工作，就可能收集到黑洞周圍發(fā)射的射電信號，最終描繪出黑洞的樣子。

經過十多年的努力，最終在發(fā)布會上展示的黑洞是5500萬光年之外室女座星系團中一個超大質量星系“M87”的中心黑洞。這個黑洞的質量大約是太陽的65億倍，直徑達到400億公里，是人類已知最大的黑洞之一。實際上，它只是事件視界望遠鏡在2017年觀測的兩個超重黑洞之一，另一個被觀測的黑洞是位于銀河系中心的人馬座A*黑洞。

發(fā)布會上展示的照片中，在吸積盤的明亮背景下，M87星系中心黑洞投下了一個巨大的圓形陰影。黑洞一側的輪廓相比于另外一側更加明亮，這是因為黑洞自身（或是其吸積盤）在旋轉，因此光線射向地球的一側看上去更加明亮，而光線遠離地球的一側看上去就暗淡很多。

人類這次獲得M87星系中心黑洞的照片，是一次“大科學”項目的勝利。在火山和沙漠等地球上干擾較少的一些極端環(huán)境中，8個射電望遠鏡被聯結成一個整體，協同合作，望向5500萬光年之外的黑洞。不同望遠鏡所獲得的海量數據被儲存在數百個硬盤之中，最終又被合并。全世界200多位科學家協同工作，進行數據的分析和處理。

在未來會有更多的射電望遠鏡加入到事件視界望遠鏡的網絡之中，這個網絡甚至可能拓展到太空之中。隨著21世紀人類大科學項目的進展，會有越來越多的科學發(fā)現展示在人們面前，而這張M87星系中心黑洞的照片，也將作為人類科學進步的標志之一，被人們銘記。