引力波很厉害？明年人类将首次直接“看见”黑洞

电影《星际穿越》中的黑洞展示了视界

根据北京时间12月28日福布斯的报道，黑洞是宇宙中最不可思议的天体类型之一。它在非常小的体积里有非常大的质量，换句话说，它的密度高得惊人，单个的物质粒子不能保持它们的正常形态，而是坍缩成一个奇点。奇点周围是一个被称为事件视界的球形区域。即使它以光的速度运动，宇宙中最高的速度，里面的任何物质都无法逃脱。

事件地平线望远镜的成员分布在世界各地

尽管人类知道有三种方法可以形成黑洞并找到成千上万个黑洞存在的证据，但他们从未直接观察过黑洞和黑洞的视界，甚至从未证实过视界的存在。然而，随着明年视界望远镜第一批结果的公布，所有这些都将被改变，天文学中最大的问题之一将被解决。

活动黑洞示意图

黑洞不是一个“新概念”。几个世纪前，科学家们意识到，如果在某个体积中积累了更多的质量(即密度越来越高)，其他物体需要更快的速度才能摆脱它所产生的重力的束缚。因为光速是一个物体的最高运动速度，所以有一个临界值，任何物质都会被困在物体内部。内部物质会崩溃，任何粒子都会移动到中心奇点，无法逃脱。因此，奇点是不可避免的，并且被事件视界所包围。任何进入视界的物质都被困在里面，在视界内，所有的路径都通向中心奇点。

事件视界渲染图

随着时间的推移，黑洞会继续消耗更多的物质，它们的质量和大小也会以同样的比例增加。如果黑洞的质量加倍，它的半径也会加倍。如果质量增加10倍，半径将相应增加10倍。这意味着随着黑洞质量的增加，视界变得越来越大。由于任何物质都无法逃脱，视界看起来就像太空中的一个黑洞，它后面的任何物体都不能发出光。此外，根据广义相对论的预测，光也有引力弯曲。

人马座A*黑洞位于银河系的中心，距离地球只有27000光年，质量是太阳的400万倍，这使得它成为地球上最大的黑洞。尽管有些黑洞质量更大，但它们看起来并没有那么大，因为它们离地球太远了。

参与视界望远镜项目的望远镜

如果我们有一个和地球一样大的望远镜，光可以在地球和黑洞之间*通过，我们就可以毫无问题地看到黑洞。某些波长的电磁波不会受到宇宙物质的影响。如果我们观察无线电波等波长更长的电磁波，我们可能会看到视界本身。虽然我们没有像地球那么大的望远镜，但我们在世界各地都有望远镜，而且我们已经掌握了将它们的数据组合并“拼接”成图像的技术。事件地平线望远镜整合了目前最好的技术，将使我们第一次“看到”黑洞。

视界望远镜不是望远镜，而是分布在世界各地的15到20个望远镜组成的阵列，它们同时观察同一个目标。这些望远镜之间的最大距离是12000公里。他们可以看到大小为15微阿秒(天文单位)的物体:相当于地球上月球上的一只苍蝇。鉴于人马座A*黑洞的距离和质量，估计它在望远镜“眼睛”中的大小应该是37微阵。通过使用无线电波观测，我们应该能够看到大量被黑洞加速的带电粒子，并且应该有一个“空白”区域——事件视界的位置。如果这些数据能够适当地结合起来，我们应该能够第一次描绘出黑洞的图像。

事件地平线望远镜去年为射手座A*拍摄了第一张照片，科学家们将这些数据结合起来进行了分析。如果一切顺利，我们将在2018年获得黑洞的第一张“照片”。科学家将试图回答以下问题:黑洞的大小与广义相对论的预测一致吗？事件视界是否如预测的那样是圆形、扁圆形或长方形。

无论什么样的发现，黑洞的第一张“照片”都是一个惊人的突破。为了理解黑洞，我们将不再局限于模拟或艺术家的想象，而是可以使用基于数据的第一张黑洞照片。如果成功，这将为进一步的研究铺平道路:如果望远镜部署在太空，研究范围可以从一个黑洞扩大到数百个黑洞。

如果2016年是引力波年，2017年是中子星合并年，那么明年将是事件视界年。