北京时间2019年4月10日21点，世界上7个国家和地区的天文学家同时召开新闻发布会，介绍了人类历史上的一次壮举——史上第一张黑洞照片。远在5500万光年外的超大质量黑洞M 87*，被人类的望远镜拍摄下了“真容”。 最近，负责这个项目的科学家们正在筹备着另一个壮举。他们已经不满足于静态的照片了，而是正在尝试拍摄人类历史上的第一段黑洞视频！一旦实现，这将是人类天文学的另一次巨大突破！ 很多人会纳闷：黑洞不是看不见吗？怎么能拍摄出照片甚至录下视频呢？ 的确，黑洞拥有着宇宙中最强大的引力，连光都无法逃脱其魔爪，而人类看东西不就是靠接收这个东西传过来的光吗？如果没有光从黑洞那里传过来，怎么可能看到黑洞呢？  这话不假，黑洞确实能够吞噬周围的光，但其吞噬的能力也是有范围限制的。距离越远，黑洞的引力就会越小；同样的，黑洞质量越小，其引力范围也就越小。对每一个黑洞来说，都有一个“边界”，当光位于这个范围以外，就不会被黑洞吞噬；只有闯入这个范围内的光，才会被吞噬。这个范围，被称为黑洞的事件视界。 而且，当物质被黑洞吞噬时，它会首先在黑洞的潮汐力下被撕碎，然后绕着黑洞旋转，一点点靠近并被吞噬。在这个过程中，物质之间的摩擦会产生巨大的能量，从而发出极其耀眼的光芒，由于这些物质还没有进入黑洞的事件视界，所以它们产生的光芒是可以被我观测到的。它们会在黑洞周围形成巨大的盘状结构，我们称之为吸积盘。  除了吸积盘之外，黑洞的两极还会释放出高能等离子流。这些等离子体的速度十分接近光速，冲射到宇宙空间中，非常壮观，也非常明亮。我们也可以观测到这些等离子流，天文学家称之为相对论性喷流。  理论如此，但想要拍摄黑洞照片，仍然是比较困难的。小一点的恒星级黑洞，虽然距离我们比较近，但是吞噬的物质不够多，吸积盘不够明亮，再加上本身也比较小，所以不适合观测。 宇宙中最大的黑洞，叫做超大质量黑洞，通常质量在太阳100万倍以上，位于各个星系的核心处。我们银河系中心，也就是距离我们大约26000光年的位置上，就有一个超大质量黑洞，名字叫做人马座A*，其质量是太阳的400万倍。然而，银河系中心恒星众多，还有大量的星际气体及尘埃，对于我们观测这个黑洞来说都是巨大的阻碍。  所以，天文学家只能在更遥远的宇宙中去寻找。 这时候，他们再次面临着相同的尴尬局面。超级巨大的超大质量黑洞不是没有，有的甚至质量是太阳的几十上百亿倍，但它们实在太过遥远，难以观测。我们要找到距离我们足够近，本身又足够大的黑洞，才能够进行观测。在这个时候，天文学家需要考虑到的一个参数，就是黑洞的视直径，我们需要找到视直径足够大的黑洞进行观测。 M 87*，就是这样一个完美的黑洞。 说起体型，它真的非常巨大，质量达到了太阳的65亿倍！其视界半径可以达到差不多190亿公里，也就是说，如果把它放在太阳的位置上，连冥王星都会被它吞噬！  至于它的距离，说起来数据也挺惊人的，距离我们大约5500万光年。也就是说，我们今天看到的M 87*，其实是它在5500万年前的模样。但是，在宇宙中，这个距离已经不算远了。要知道，宇宙中最巨大的黑洞——Ton 618虽然质量是太阳的660亿倍，却远在108亿光年以外，所以视直径远远比不上M 87*。 另外，M 87*还有一个优势，那就是角度完美。它是斜对着地球的，这意味着我们既可以清晰地看到它的吸积盘，又可以观测它的相对论性喷流。如果一个黑洞是两极对着我们的，那我们就无法看到其相对论性喷流了；如果相对论性喷流垂直于黄道面，我们又不便于观测吸积盘。只有这样倾斜的角度，才是最便于观察的。  即便有这些优势，视直径也相对比较大，但在地球上观测它，还是很困难的。地面上或者太空中的任何一台望远镜，都不足以直接观测这个黑洞。 幸运的是，天文学家们研究出了一种巧妙的技术，叫做甚长基线干涉技术。通过这个技术，我们可以将世界各地的大型射电望远镜联合起来，等效成一个更加巨大的望远镜，这个虚拟出来的望远镜，被命名为事件视界望远镜。  事件视界望远镜项目一开始一共有8台主要的望远镜，随着不断的更新迭代，如今已经有11个观测站点了。这些站点分布范围非常广，从北极圈的格陵兰岛到南极再到南美洲、欧洲，可谓是遍及世界各地。这样一来，天文学家们虚拟出来的事件视界望远镜，口径就和地球直径相当了，也就是相当于一台口径超过12000公里的巨型望远镜！ 就是凭借着这样巨大的望远镜，天文学家成功地拍摄了史上第一张黑洞照片。由于这里面有着海量的数据需要处理，所以在获得原始数据后，还需要一两年的时间进行处理，才形成了我们看到的黑洞照片。  这一次，天文学家们想要拍摄黑洞视频，工程量就更加浩大了。不过，和静态的图片相比，动态的视频可以更加清晰、直接地反映出黑洞所经历的变化，帮助天文学家理解深奥的天体物理学原理，破解关于黑洞的种种谜题。 我们也期待着黑洞的视频能够早日问世，一饱眼福。 |
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