黑洞“真身”现身，中国科学家做出了什么贡献？

上帝说应该有光，而且有光。

有一个可能的例外。黑洞有非常强的引力场，这使得光不可能逃脱它的影响范围。这个影响范围被称为事件视界。

这也使得黑洞成为宇宙中最神秘的天体之一。2015年电影《星际穿越》中对黑洞的描绘让无数人思考。

然而，真正的黑洞是什么样的呢？4月10日，事件地平线望远镜(EHT)国际合作组织在世界六个地方举行了新闻发布会，宣布他们已经捕捉到了第一张黑洞照片。《天体物理学杂志通讯》通过六篇论文以特刊的形式发表了这一重大成就。

黑洞，只是说话？

黑洞不是一个新词。理论上，它是爱因斯坦广义相对论预言的天体。根据质量，天文学家将宇宙中的黑洞分为三类:恒星质量的黑洞(太阳质量的几十到几百倍)、超大质量的黑洞(太阳质量的几百万倍或更多)和中等质量的黑洞(介于两者之间)。

证明黑洞的存在是天文学家不懈的追求，但受到观测方法的限制，直到20世纪60年代，科学家只能“谈论”黑洞。

“人类花了很长时间才意识到他们可以通过技术创新在宇宙中寻找这个黑洞。”中国科学院上海天文台台长沈志强说。

然而，这个过程并不顺利。

由于黑洞是一个完全黑暗的天体，在一定范围内，即使是光也无法逃离它。此外，由于黑洞离地球很远，以前的天文观测设备想看到黑洞，这可以说不仅仅是“心”，但分辨率不够。

因此，天文学家只能找到一些间接的证据来证明黑洞的存在，例如观察周围恒星、吸积盘、喷流甚至引力波的运动。

好奇的人怎么会停在这里？近年来，科学家们已经开始实施一项宏大的计划。

像地球一样大的望远镜

为了“看到”黑洞，全世界200多名科学家组成了EHT合作小组。2017年4月，他们选择了世界上海拔最高、位置最偏远的几个射电天文台，包括夏威夷和墨西哥的火山、亚利桑那州的山脉、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠以及总共6个地区的8个台站，打算以爱因斯坦从未想过的方式观测黑洞。

“对黑洞的观测要求很高，而且地球受到大气层的保护，所以许多电磁波无法穿透大气层。只有在海拔3至4公里的山区才能观察到这些信号。”沈志强告诉《中国科学》。

在选定地址后，研究人员使用非常长的基线干涉测量技术在全球网络中制造射电望远镜，并进行同步观测。与此同时，地球的自转被用来形成一个虚拟望远镜，其孔径相当于地球的大小，观察波段为1.3毫米。它的精确度足以让一个人在巴黎的咖啡馆里阅读纽约的报纸。

"这些望远镜实际上并不相连。"中国科学院上海天文台的研究员卢鲁森说:“他们已经通过使用氢脉泽来同步他们的数据记录，以获得精确的时间。所有的数据放在一起后，科学家们终于用一种新的计算工具生成了黑洞的图像。

“真实”出现了

这台巨大的望远镜所达到的灵敏度和分辨率是前所未有的。在这只“大眼睛”的帮助下，科学家们终于看到了黑洞的“真实身体”。

这张照片揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞。黑洞距离地球5500万光年，质量是太阳的65亿倍。

这也是人类离黑洞最近的一次。从整张照片获得的图像只有黑洞视界的2.5倍大。相比之下，以前对人类的一些模糊观察只能说是“远离”黑洞。

"我们已经捕捉到了黑洞的第一张照片."EHT项目主任谢泼德·多尔曼说，“这是由200多名研究人员组成的团队取得的非凡科学研究成果。”

最重要的是，这张照片使得爱因斯坦的广义相对论首次得到验证。研究人员已经进行了许多独立的EHT观察。通过许多校准和不同的成像方法，他们揭示了一个环形结构和其中心的暗弱区，即黑洞阴影，这正是爱因斯坦所预言的。

“爱因斯坦是对的，他的广义相对论经受住了考验，我们对黑洞的理解是正确的。”沈志强说，“这是一个值得历史铭记的时刻。”

中国的贡献

中国科学家长期以来一直关注高分辨率黑洞观测和黑洞物理的理论和数值模拟研究。在EHT国际合作成立之前，已经开展了各种具有国际知名度的相关工作。在这次合作中，中国科学家为促进早期国际合作、望远镜观测时间的应用、JCMT望远镜的观测、后期数据处理和结果的理论分析做出了自己的贡献。

这项研究的结果得到了中国科学院天文研究中心的支持，该中心由国家天文台、紫金山天文台和上海天文台共同建立，是EHT合作组织的成员。

在200多名研究人员中，有16名来自*:8名来自中国科学院上海天文台，1名来自中国科学院云南天文台，1名来自中国科学院高能物理研究所，2名来自南京大学，2名来自北京大学，1名来自中国科技大学，1名来自华中科技大学。此外，还有一些来自中国*地区的学者。

“我和中国科学家一起研究黑洞已经有很长时间了，我很高兴我们能一起庆祝今天的进步。”EHT科学委员会主席、荷兰尼美杭大学教授海诺·福尔克说:“中国在天文学、射电天文学、空间天体物理学等领域为这一全球项目做出了非常重要的贡献。”

“M87中心黑洞的平滑成像永远不会是EHT国际合作的终点。”沈志强说，“我们期待并相信EHT在不久的将来会有更令人兴奋的结果。”