首張銀河系中心黑洞照片意義重大

□ 張晨

近日，國際天文學家團隊公布了由事件視界望遠鏡（EHT）拍攝的銀河系中心黑洞圖像。這是繼2019年4月EHT 望遠鏡在人類歷史上首次拍攝到河外星系M87中心的超大質量黑洞后的第二張黑洞照片，也是人類獲得的首張銀河系中心黑洞照片。

此次拍攝到的目標位于銀河系中心一個被稱為人馬座A＊的大質量天體，它被天文界廣泛認為是一個大質量黑洞，但之前沒有直接證據確認。此次EHT望遠鏡的成像最終確定了人馬座A＊作為大質量黑洞的身份。

天文學家在過去數十年的研究中，已經確定了在人馬座A＊有相當于400萬個太陽的質量被壓縮在幾個行星大小的范圍內，而如此質量和大小的天體只可能是黑洞。不過，這只是基于數據的推測，還有天文學家認為人馬座A＊可能只是一種特殊的暗物質團。

如今，EHT 望遠鏡對銀河系中心黑洞的成像，再結合此前的研究，直接證明了銀河系中心黑洞的存在。

眾所周知，黑洞本身是不發光的，人類并不能直接通過望遠鏡獲得其圖像，只有當黑洞吸入周圍大量的物質時，這些物質會高速旋轉和互相碰撞，發出劇烈的電磁輻射，才能被EHT望遠鏡記錄下來。

2017年，天文學家開始使用EHT望遠鏡對河外星系M87 中心和銀河系中心的人馬座A＊進行觀測。相比河外星系M87 的超大質量黑洞，銀河中心的大質量黑洞不是很活躍，所以吸積的劇烈程度遠不如M87中央的黑洞，而且銀河中心的大質量黑洞被淹沒在銀盤的塵埃帶和各種天體的閃光中，對EHT 望遠鏡成像提出了很大挑戰。

雖然此次獲得的圖像和3年前拍攝的那張照片類似，但對揭示在不同量級黑洞的表現上有著重要作用。

河外星系M87 的黑洞屬于超大質量黑洞，起源于宇宙早期，形成的機理有兩種可能：一種是大質量恒星的死亡產生的種子黑洞；另一種可能是物質直接坍縮形成，再經過漫長的吸積而形成超大質量黑洞。

銀河系中心的黑洞不屬于超大質量黑洞，對它的成像能夠幫助人類更好地研究黑洞周圍的結構，例如吸積盤和吸積流等。對人馬座A＊附近高速運動天體的觀察也能更好地觀測和計算引力對空間的扭曲，進一步驗證廣義相對論的正確性。

接下來，EHT望遠鏡還將繼續探測黑洞周圍氣體運行的軌跡，并檢驗黑洞對光線的偏折，進一步探測黑洞的結構和檢驗廣義相對論。

通過對河外星系M87黑洞和銀河系中心黑洞這兩個不同黑洞行為的對比，可以研究不同黑洞的特征。通過觀測以縮小廣義相對論的計算誤差，為引力物理學帶來全新突破。

3年前，EHT望遠鏡讓人類看到了史上第一張黑洞照片。今天，我們終于看到了屬于人類所在星系中心的超大質量黑洞。盡管銀河系中心的黑洞比河外星系M87中心的黑洞小1000 多倍，質量也比它小很多，但這兩個在不同星系且具有非常不同質量的黑洞看起來非常相似。有了這兩張照片，人類可以更深入地測試引力在這些極端環境中的行為。

這次前所未有的觀測也將極大提升人類對銀河系中心的理解，并為這些巨大的黑洞如何與周圍環境相互作用提供新見解。后續對黑洞的對比研究也將進一步提升天文學家對黑洞這一極端天體的理解。

另外，對廣義相對論的理解或許可以使人類對現在宇宙中其余黑洞的行為做出描述，并理解那些遙遠的類星體的行為；可以對早期宇宙和太初黑洞進行一個對應的特征描寫。