作為宇宙中最神秘的天體之一，黑洞一直激發(fā)著人類(lèi)的想象力。真實(shí)的黑洞是什么樣子？今天，我們得到了答案。
一個(gè)橙色的環(huán)，南北并不對(duì)稱(chēng)，10日21時(shí)，由多國(guó)科研人員合作的“事件視界望遠(yuǎn)鏡”（EHT）項(xiàng)目在上海等六地召開(kāi)全球新聞發(fā)布會(huì)，公布了人類(lèi)有史以來(lái)獲得的第一張黑洞照片。
這張照片，直接證明了黑洞的真實(shí)存在，驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦相對(duì)論的正確，也對(duì)現(xiàn)有的黑洞理論進(jìn)行了驗(yàn)證。同時(shí)，通過(guò)黑洞照片，人類(lèi)得以遙望宇宙的壯觀(guān)現(xiàn)象，甚至有望回答宇宙生命的起源問(wèn)題。
黑洞首照是怎么拍到的？黑洞到底是什么？人類(lèi)如何觀(guān)測(cè)黑洞？對(duì)此，記者采訪(fǎng)了星系形成與演化領(lǐng)域?qū)＜摇⒄憬髮W(xué)物理學(xué)系助理研究員肖婷。
一個(gè)橙色環(huán)
黑洞原來(lái)長(zhǎng)這樣
一個(gè)中心為黑色的橙色環(huán)，震撼、特別、美麗……今晚，人類(lèi)首張獲得的黑洞照片揭開(kāi)帷幕。它的背后，凝聚了全球30多個(gè)研究所里200多位科學(xué)家的心血。
2017年的4月5日到14日間，來(lái)自全球30多個(gè)研究所的科學(xué)家們開(kāi)展了一項(xiàng)雄心勃勃的龐大觀(guān)測(cè)計(jì)劃：利用分布于全球不同地區(qū)的8個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡陣列，組成一臺(tái)超大的“虛擬射電望遠(yuǎn)鏡”—— “事件視界望遠(yuǎn)鏡”，其有效口徑尺寸相當(dāng)于地球直徑大小，幫助人類(lèi)觀(guān)測(cè)收集到兩個(gè)超級(jí)黑洞的信息。
此次觀(guān)測(cè)的兩個(gè)黑洞，一個(gè)是位于銀河系中心的“人馬座A*”，另一個(gè)，也就是今天的“主角”，位于代號(hào)為M87的超巨橢圓星系中心�！霸谀壳叭祟�(lèi)發(fā)現(xiàn)的黑洞中，它們與地球距離較近，最利于觀(guān)測(cè)�！毙ゆ谜f(shuō)。
但要觀(guān)測(cè)它們，其實(shí)并不容易�！叭笋R座A*” 距離地球2.5萬(wàn)光年，按科學(xué)家們的說(shuō)法，給它拍照大體相當(dāng)于“站在地球上給月球表面的一個(gè)葡萄柚拍照”。M87距與地球的距離則更遠(yuǎn)。
而“事件視界望遠(yuǎn)鏡”屬于射電望遠(yuǎn)鏡陣列，具有非常高的分辨能力，利用定向天線(xiàn)和高靈敏度的微波接收裝置，接收天體發(fā)出的無(wú)線(xiàn)電波，從而得以觀(guān)測(cè)目標(biāo)�？茖W(xué)家們利用它撈回了兩個(gè)黑洞的海量數(shù)據(jù)，匯集到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析。
經(jīng)過(guò)兩年的數(shù)據(jù)處理，今天，人類(lèi)獲得的第一張黑洞照片揭開(kāi)神秘面紗。
認(rèn)識(shí)黑洞
一切物質(zhì)皆不可逃脫
世人對(duì)黑洞的認(rèn)識(shí)是，它如“牢籠”，一旦掉入，便逃不出來(lái)，同時(shí)，它貪得無(wú)厭，永不停息地吞噬著周?chē)囊磺小?/div>
實(shí)際上，人類(lèi)對(duì)黑洞的認(rèn)識(shí)歷史并不算漫長(zhǎng)。100多年前，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論就預(yù)言了宇宙中存在一種極端致密天體：黑洞。
在更早的1783年，英國(guó)地理學(xué)家約翰·米歇爾（John Michell）已意識(shí)到，宇宙中有類(lèi)似天體的存在，可以達(dá)到滴“光”不漏。1968年，“黑洞”（black hole）一詞由美國(guó)天體物理學(xué)家約翰·惠勒提出。
后來(lái)，科學(xué)家們探索發(fā)現(xiàn)，黑洞的周?chē)幸欢聼o(wú)形的墻，把它叫做“事件視界”，它是黑洞的邊界，也是“事件視界望遠(yuǎn)鏡”名字的來(lái)源�！笆录暯纭眱�(nèi)，黑洞的引力足夠強(qiáng)大，任何東西一旦進(jìn)入都會(huì)一去不復(fù)返、不可逃脫，連光也不例外。
關(guān)于黑洞是如何形成的，科學(xué)家們認(rèn)為，黑洞有不同質(zhì)量，目前可以確定的是，具有恒星級(jí)質(zhì)量的黑洞是大質(zhì)量恒星（當(dāng)恒星質(zhì)量大于8倍太陽(yáng)質(zhì)量時(shí),可稱(chēng)為大質(zhì)量恒星。）衰老坍縮后的宿命，“約10倍及以上太陽(yáng)質(zhì)量的恒星衰老后，可能會(huì)坍縮演化形成恒星級(jí)質(zhì)量的黑洞�！毙ゆ谜f(shuō)。
在浩瀚宇宙中，人類(lèi)認(rèn)識(shí)“黑洞”不過(guò)短短百年，如今，已經(jīng)獲得“黑洞”真容的首張照片，實(shí)在可歌可嘆�！�
更清晰的容顏或指日可待
既然光都逃不出來(lái)，人類(lèi)是如何得知黑洞的存在？
黑洞自身不發(fā)光，難以直接探測(cè)。人類(lèi)科學(xué)家便“曲線(xiàn)救國(guó)”，采用一些間接方式來(lái)探測(cè)黑洞，比如觀(guān)察恒星的運(yùn)動(dòng)。
肖婷說(shuō)，理論上，每個(gè)星系中心都有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，黑洞對(duì)周?chē)暮阈沁\(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生影響�！氨热玢y河系，通過(guò)監(jiān)測(cè)銀河系中心附近恒星的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)恒星靠近銀河系中心時(shí)，會(huì)發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)與黑洞存在的理論符合，揭示了黑洞的存在�！�
如今，根據(jù)理論推算，銀河系中應(yīng)該存在著上千萬(wàn)個(gè)恒星量級(jí)的黑洞，可到目前為止，人類(lèi)只確認(rèn)了20多個(gè)。
此外，對(duì)處于活躍階段的黑洞而言，還可觀(guān)察黑洞周?chē)奈e盤(pán)和噴流。
活躍的恒星量級(jí)(從3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量到100個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量大小)黑洞會(huì)將周?chē)阈堑臍怏w撕扯到自己身邊，產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的氣體盤(pán)，即吸積盤(pán)。當(dāng)吸積氣體過(guò)多時(shí)，一部分氣體在掉入黑洞之前，在磁場(chǎng)的作用下，會(huì)被沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向拋射出去，形成噴流。吸積盤(pán)和噴流都因氣體摩擦而產(chǎn)生明亮的光與大量輻射，所以可以被科學(xué)家探測(cè)到。
探測(cè)黑洞的方式如此曲折，不過(guò)，隨著首張黑洞照片揭開(kāi)神秘面紗，人類(lèi)直接觀(guān)測(cè)到更清晰、更準(zhǔn)確的黑洞容顏或許指日可待。
浙江的“黑洞”研究力量
黑洞，其實(shí)離我們不遠(yuǎn)。
在浙江本土，也有一批科專(zhuān)家學(xué)者致力于黑洞研究。
近幾年，浙江工業(yè)大學(xué)天體物理研究所教授朱濤所在的研究團(tuán)隊(duì)正是在廣義相對(duì)論、黑洞物理和宇宙學(xué)方面做探索。對(duì)于今晚的黑洞照片，朱濤也十分關(guān)注。他表示，團(tuán)隊(duì)希望利用這次相關(guān)的資料和數(shù)據(jù)，來(lái)檢驗(yàn)正在開(kāi)展的黑洞陰影形狀研究。
據(jù)記者了解，浙江工業(yè)大學(xué)理學(xué)院理論物理與宇宙學(xué)研究所還是金磚五國(guó)引力學(xué)會(huì)的倡議者和創(chuàng)始者，所內(nèi)10位科學(xué)家研究方向涵蓋理論物理眾多領(lǐng)域，包括修正引力理論、圈量子宇宙學(xué)、引力波天文學(xué)、黑洞物理學(xué)等。（記者 曾楊希）
編輯：
傅煒如
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