天文学家首次拍到黑洞：质量是太阳400万倍，照片4月10日晚公之于众
在上海，EHT项目将和中国科学院上海天文台共同发布这一重大成果。
晓查 发自 纽凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
3年前，科学家们第一次公布了黑洞的“声音”。明天，你就能看到黑洞的真容了。
北京时间4月10日晚9点，参与EHT（事件视界望远镜）计划的科学家们将在全球六地以英语、西班牙语、汉语和日语四种语言召开新闻发布会，公布首张黑洞照片。
△ EHT计划中位于墨西哥的射电望远镜
在上海，EHT项目将和中国科学院上海天文台共同发布这一重大成果。
始于2006的EHT项目，经过不断对银河系中心黑洞“拍照”，目前已经完成全部的拍摄任务，照片正在“冲洗”中。
为何能给黑洞拍照
黑洞形成后，会在周围形成一个“视界”（Horizon），进入视界的任何物体（包括光）都不能逃出黑洞。
按照广义相对论，即使视界之外经过的光线不会吸入，也会被强烈弯曲，就好像光线被镜片折射一样，我们称为“引力透镜”。
科学家此前已经试图模拟过黑洞照片。在科幻电影《星际穿越》中，天体物理学家基普·索恩用广义相对论方程模拟出黑洞的样子。
△ 电影《星际穿越》中的黑洞
然而模拟终究是模拟，没人看到过黑洞到底长什么样，而EHT计划就是为了找到黑洞存在的直接证据，给黑洞拍一张直观的照片。
银河系中心有个大黑洞
目前人类最有希望观测到的黑洞有两个，它们都不是恒星死亡后留下的尸体，而是两个位于星系中心的超大质量黑洞。
其中一个是距离地球2.6万光年的人马座A*。天文学家一直认为银河系中心潜伏着一个超大质量的黑洞，质量是太阳的400万倍，科学家们通过银河系里恒星的运动轨迹预测了它的存在，但是一直没有拍摄到它的真实面目。
△ NASA拍摄的银河系中心图像
另一个黑洞距离我们5000万光年，位于M87星系（室女A星系），这个黑洞的质量达到了太阳的70亿倍，并且从吸积盘中喷出长达数千光年的能量射流。
按照估计，它们都会捕获经过其附近的电磁波，在望远镜上留下一个小小的阴影。这个阴影可能是圆形，也可能是椭圆形，这完全取决于黑洞是否在旋转。
黑洞的强大的引力会把这个阴影放大两倍，即便如此，观测到它就像用肉眼看到月球上的一个橘子。
事件视界望远镜
为此，科学家们提出了事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）计划。
EHT不是一个光学望远镜，是一组射电望远镜，采用一种甚长基线干涉（VLBI）的方法来增大口径。这一组望远镜北到美国加州、南到南极洲，口径相当于和地球一样大。
△ EHT阵列成员
通俗地说，如果有人在海洋中搅动产生一串涟漪，我们在海岸线上不同的地方建立两个观察点，根据这两个观察点接收到的信号的时间，我们就能反推出源头所在位置。这个两个观察点距离越远，得到的结果就越精确。
EHT接收的是星体发射的1.33毫米的无线电波，不同地方的望远镜用高精度的原子钟实现时间的同步，分辨率能达到哈勃望远镜的2000倍。
观察无线电波还有一个好处，它可以穿过星际间和黑洞周围的气体，让科学家们实现“透视”的目的。
探索黑洞之路
虽然人类之前没有直接拍摄到黑洞照片，但已经收集到很多黑洞存在的间接证据。
3年前，激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到一对遥远的黑洞碰撞时发射的引力波，那是两个黑洞相互吸引、旋转、碰撞时产生的时空涟漪。此后LIGO又观测到数次引力波事件。
尽管如此，科学家们对拍摄到黑洞照片仍然充满兴趣。之前的LIGO听到的是黑洞的声音，而这次EHT展示的是真实的图片。
4月10日晚上，让我们一起拭目以待吧！
- 脑机接口走向现实，11张PPT看懂中国脑机接口产业现状｜量子位智库2021-08-10
- 张朝阳开课手推E=mc²，李永乐现场狂做笔记2022-03-11
- 阿里数学竞赛可以报名了！奖金增加到400万元，题目面向大众公开征集2022-03-14
- 英伟达遭黑客最后通牒：今天必须开源GPU驱动，否则公布1TB机密数据2022-03-05
相关阅读
