人類(lèi)史上首張黑洞照片公布。圖片來(lái)源：事件視界望遠(yuǎn)鏡合作組織提供

　　

　　中國(guó)日?qǐng)?bào)網(wǎng)4月10日電北京時(shí)間今晚21時(shí)，一場(chǎng)全球新聞發(fā)布會(huì)在中國(guó)上海和臺(tái)北、美國(guó)華盛頓、日本東京、比利時(shí)布魯塞爾和智利圣地亞哥同時(shí)召開(kāi)。發(fā)布會(huì)上，有一張全球200多位科學(xué)家們用八個(gè)望遠(yuǎn)鏡（陣）合力拍攝、并“沖洗”了兩年的神秘照片終于與公眾見(jiàn)面。

　　

　　這張照片成為人類(lèi)有史以來(lái)獲得的第一張黑洞照片。

　　

　　
 

　　全球許多媒體都將于今晚直播首張黑洞照片發(fā)布過(guò)程。圖片來(lái)源：美國(guó)Space.com網(wǎng)站報(bào)道截圖
 

　　科學(xué)家要如何“抓拍”到黑洞？

　　

　　黑洞是一種體積極小、質(zhì)量極大的天體，具有非常強(qiáng)的引力，在它周?chē)囊欢▍^(qū)域內(nèi)，連光也無(wú)法逃逸出去，這個(gè)邊界稱為“事件視界”。那么，科學(xué)家們要如何拍到連光都會(huì)吞噬掉的“黑洞”呢？

　　

　　香港大學(xué)太空研究實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任、曾獲得過(guò)高能天體物理學(xué)最高獎(jiǎng)之一“布魯諾·羅西獎(jiǎng)”（BrunoRossiPrize）的蘇萌教授在接受本網(wǎng)專(zhuān)訪時(shí)是這樣解讀黑洞的“黑”的。

　　

　　

　　香港大學(xué)太空研究實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任蘇萌教授
 

　　他說(shuō)，一方面，你可以說(shuō)黑洞本身是很黑的，完全看不見(jiàn)，但是周?chē)奈镔|(zhì)在進(jìn)入黑洞里面的一瞬間是非常亮的，也就是變成黑洞的那一瞬間其實(shí)是最亮的，所以我們現(xiàn)在要拍的是周?chē)镔|(zhì)掉進(jìn)去那一瞬間的照片。我們現(xiàn)在估計(jì)銀河系里面有幾億個(gè)、幾十億個(gè)甚至更多的黑洞，但是真正被觀測(cè)看到的，大概也就幾十個(gè)。

　　

　　新華社報(bào)道稱，全球科學(xué)家們實(shí)際上嘗試觀測(cè)的就是黑洞的“事件視界”。2017年的4月5日到14日之間，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)雄心勃勃的龐大觀測(cè)計(jì)劃，利用分布于全球不同地區(qū)的八個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡陣列組成一個(gè)虛擬望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)，讓人類(lèi)第一次看到黑洞的視界面。這個(gè)虛擬的望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)被稱為“事件視界望遠(yuǎn)鏡”（EventHorizonTelescope，EHT），其有效口徑尺寸將達(dá)到地球直徑大小。

　　

　　照片為什么“沖洗”了兩年

　　

　　自2017年4月EHT啟動(dòng)拍照，至今已經(jīng)約有兩年的時(shí)間了。為什么“黑洞”這張照片用了這么久才“沖洗”出來(lái)？

　　

　　蘇萌教授稱，給“黑洞”拍照不像是手機(jī)拍照那樣，立刻就能呈現(xiàn)出來(lái)，它是大量的海量數(shù)據(jù)，還有很多個(gè)步驟。然后一步一步地把這個(gè)數(shù)據(jù)從巨大的一個(gè)體量最后變成了照片，讓有用的信息一直保持下去，而把沒(méi)有用的信息剔除掉。還要把大家做的信息統(tǒng)籌起來(lái)，所以是這樣一個(gè)過(guò)程，其實(shí)兩年時(shí)間并不算長(zhǎng)。

　　

　　這張神秘照片的意義何在？

　　

　　

 

　　美國(guó)ABC網(wǎng)站報(bào)道截圖
 

　　黑洞是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言存在的一種天體。100年來(lái)，黑洞理論的研究一直是理論物理中的前沿課題。

　　

　　蘇萌教授指出，對(duì)于黑洞，科學(xué)家們一直沒(méi)能在天體物理真實(shí)世界里給出一個(gè)確切的觀測(cè)。人們只能說(shuō)看到這樣或那樣的信號(hào)，如果這些信號(hào)不是黑洞的話很難（用其他理論）去解釋?zhuān)坏@畢竟還是一個(gè)間接的概念。看到直接證據(jù)才算看到了黑洞。此次發(fā)布的這項(xiàng)成果，應(yīng)該就是對(duì)物質(zhì)掉進(jìn)黑洞的那個(gè)階段的觀測(cè)。就是完成了一個(gè)成像的過(guò)程，我認(rèn)為可以把這個(gè)稱為直接的觀測(cè)，所以它對(duì)以后對(duì)黑洞本身的研究、對(duì)黑洞天體物理學(xué)的發(fā)展，以及對(duì)世界和宇宙的觀測(cè)都具有更深刻的價(jià)值。

　　

　　中國(guó)科學(xué)家做出了重要貢獻(xiàn)

　　

　　

　　《南華早報(bào)》網(wǎng)站報(bào)道截圖
 

　　香港《南華早報(bào)》報(bào)道稱，目前尚不清楚參與此次EHT項(xiàng)目的200多名研究人員中有多少來(lái)自中國(guó)，但中國(guó)的天文學(xué)家為EHT項(xiàng)目做出了重要貢獻(xiàn)是不爭(zhēng)事實(shí)。北京大學(xué)物理學(xué)院天文系主任吳學(xué)兵教授說(shuō)，他所在的天文系就參與了此次項(xiàng)目。

　　

　　報(bào)道進(jìn)一步指出，中國(guó)科學(xué)家在資金支持，計(jì)算機(jī)建模和數(shù)據(jù)分析方面都做出了貢獻(xiàn)。EHT陣列的觀測(cè)只持續(xù)了幾個(gè)小時(shí)，但研究人員花了將近一年的時(shí)間才將碎片圖像合并成一張完整可信的圖片。

　　

　　“處理的數(shù)據(jù)量非常大。對(duì)于任何一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，這都是一項(xiàng)不可能單獨(dú)完成的任務(wù)，需要全球合作才能完成。“吳教授說(shuō)。

　　

　　蘇萌教授稱，天文學(xué)本身就是一個(gè)特別重視國(guó)際合作的學(xué)科，它的許多成果都是不同文化背景下的眾多國(guó)家、團(tuán)隊(duì)、高校為了一個(gè)科學(xué)目標(biāo)而一起長(zhǎng)時(shí)間努力而獲得的。比如，一些天文學(xué)的項(xiàng)目，往往幾百人是一個(gè)很正常的規(guī)模。所以在EHT這個(gè)項(xiàng)目里面，也是很多國(guó)家高校的研究機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)參與進(jìn)去，包括中國(guó)的科研機(jī)構(gòu)和科學(xué)家，比如中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)便參與了此次國(guó)際合作。

　　

　　蘇萌教授進(jìn)一步指出，現(xiàn)在，在全球重大的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)中，已經(jīng)有越來(lái)越多中國(guó)團(tuán)隊(duì)的身影，中國(guó)科學(xué)家參與到大型的國(guó)際合作中，并做出了相應(yīng)的貢獻(xiàn)。例如，中國(guó)在射電干涉方向已經(jīng)積累了相當(dāng)多的人才。尤其是在正在推進(jìn)的國(guó)際大科學(xué)工程——平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SquareKilometreArray,SKA）計(jì)劃中，中國(guó)的貢獻(xiàn)率大幅提升。在很多方面中國(guó)技術(shù)起了核心的作用。SKA是當(dāng)前國(guó)際射電天文界的最重要的大型望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，是人類(lèi)有史以來(lái)建造的最龐大的天文設(shè)備，將開(kāi)辟人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙的又一新紀(jì)元。

　　

　　這些年，中國(guó)科學(xué)家還為“揭黑”做了這些事兒

　　

　　

　　《自然-天文學(xué)》雜志網(wǎng)站報(bào)道截圖
 

　　2019年1月，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文學(xué)系教授王挺貴和劉桂琳課題組在國(guó)際頂級(jí)科學(xué)期刊《自然》子期刊《自然-天文學(xué)》發(fā)表研究成果，他們利用光譜吸收線光變，首次得到了超大質(zhì)量黑洞所驅(qū)動(dòng)高速氣體的物理性質(zhì)分布，證明高速外流氣體有足夠的能量影響星系演化。

　　

　　超大質(zhì)量黑洞產(chǎn)生的強(qiáng)大輻射可以將其周?chē)鷼怏w電離，并吹向星際空間形成高速外流，對(duì)其所在星系造成影響。但受目前觀測(cè)能力限制，人們對(duì)外流高速氣體的物理性質(zhì)及其對(duì)星系演化的具體影響了解甚少。

　　

　　
 

　　phys.org網(wǎng)站報(bào)道截圖
 

　　中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文學(xué)系教授王挺貴小組與中國(guó)極地研究中心、安徽師范大學(xué)的學(xué)者合作，在距離地球幾千萬(wàn)光年外的NGC3319星系中心發(fā)現(xiàn)了疑似“中等大小”的黑洞。2018年12月，國(guó)際天體物理領(lǐng)域權(quán)威學(xué)術(shù)雜志《天體物理期刊》刊登了該發(fā)現(xiàn)。

　　

　　目前人類(lèi)已知的黑洞可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)質(zhì)量在幾倍到幾十倍太陽(yáng)質(zhì)量之間，另一類(lèi)質(zhì)量在幾百萬(wàn)到幾十億倍太陽(yáng)質(zhì)量之間。兩類(lèi)黑洞的質(zhì)量大小極為懸殊，但科學(xué)界一直沒(méi)找到質(zhì)量介于其間的“中等大小”黑洞，這也是天體物理研究中的一個(gè)謎團(tuán)。

　　

　　“中等大小”黑洞被認(rèn)為可能是超大質(zhì)量黑洞的“種子”，學(xué)者們的這次研究與發(fā)現(xiàn)，對(duì)于理解超大質(zhì)量黑洞的形成與增長(zhǎng)之謎有重要啟示。

　　

　　

　　2015年1月，英國(guó)《自然》雜志公布一項(xiàng)研究成果稱，以中國(guó)天文學(xué)家為主的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一顆中心黑洞質(zhì)量約為120億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的超亮類(lèi)星體。圖片來(lái)源：《自然》網(wǎng)站報(bào)道截圖
 

　　2015年1月，英國(guó)《自然》雜志公布一項(xiàng)最新研究成果，以中國(guó)天文學(xué)家為主的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一顆430萬(wàn)億倍太陽(yáng)光度、中心黑洞質(zhì)量約為120億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的超亮類(lèi)星體。據(jù)悉，這是人類(lèi)目前已觀測(cè)到的遙遠(yuǎn)宇宙中發(fā)光最亮、中心黑洞質(zhì)量最大的類(lèi)星體。

　　

　　科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、北京大學(xué)物理學(xué)院天文學(xué)系教授吳學(xué)兵介紹，根據(jù)已觀測(cè)到的光譜數(shù)據(jù)，這顆新發(fā)現(xiàn)的類(lèi)星體，光度是太陽(yáng)光度的430萬(wàn)億倍，距離地球128億光年，比目前已知距離地球最遠(yuǎn)130億光年的類(lèi)星體還亮7倍，其中心黑洞質(zhì)量約為120億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，是目前已知的遙遠(yuǎn)宇宙中星體中光度最高、黑洞質(zhì)量最大的類(lèi)星體。

　　

　　這顆超亮類(lèi)星體是中國(guó)天文學(xué)家于2013年底利用云南麗江2.4米口徑的望遠(yuǎn)鏡首先發(fā)現(xiàn)，隨后又聯(lián)合國(guó)外天文學(xué)家，利用美國(guó)、智利的多臺(tái)大口徑望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行后續(xù)觀測(cè)并最終得到確認(rèn)的。