超200名科學家耗時10余年、8臺望遠鏡同時觀測，5500萬光年外的黑洞終于揭開面紗

每經(jīng)記者 蔡鼎    每經(jīng)編輯 張楊運    

愛因斯坦的廣義相對論再次得到了證實。

據(jù)CNN、BBC等媒體報道，美國國家科學基金會的研究人員于美東時間周三上午宣布，2017年4月，科學家們使用全球望遠鏡網(wǎng)絡(luò)觀測并捕捉到了有史以來第一張黑洞照片。具體來講，此次公布的黑洞是一個超大質(zhì)量的黑洞圖像，以及這個黑洞在一個名為M87星系中心的影子。

圖片來源：新華視點

質(zhì)量是太陽的65億倍

研究人員表示，這是黑洞存在的第一個直接的視覺證據(jù)。這個巨大的星系被稱為梅西耶87（Messier 87）或M87，距離地球5500萬光年，位于室女座星系附近。這個超大質(zhì)量的黑洞的質(zhì)量是太陽的65億倍。

”我們已經(jīng)看到了我們認為看不見的東西，我們已經(jīng)看到并拍下了黑洞的照片。“視界望遠鏡合作項目（Event Horizon Telescope Collaboration，以下簡稱EHT）主任謝潑德·杜爾曼（Sheperd Doeleman）表示。

CNN報道中稱，超過200名研究人員參與了這個項目，這花了他們十多年的時間。而該項目之所以以“事件視界（Event Horizon）”命名，是因為事件視界是圍繞黑洞的擬議邊界，即光線不能逃脫的臨界范圍。隸屬于EHT的歐洲南方天文臺（European Southern Observatory）表示，為了捕捉黑洞的圖像，科學家們利用了超長基線干涉測量技術(shù)，將全球8臺射電望遠鏡的能量進行了結(jié)合，這有效地創(chuàng)建了一個與地球本身大小相同的虛擬望遠鏡。

參與創(chuàng)建全球陣列的這八臺射電望遠鏡包括ALMA望遠鏡（位于智利北方沙漠）、APEX望遠鏡（位于智利北方沙漠）、IRAM 30米望遠鏡（位于西班牙安達魯西亞內(nèi)華達山脈的韋萊塔峰）、JCMT麥克斯韋望遠鏡（位于夏威夷）、LMT大型毫米波望遠鏡（位于墨西哥普埃布拉省里一座休眠的火山頂上）、次毫米波陣列望遠鏡（位于美國夏威夷毛納基山天文臺）、次毫米望遠鏡（位于美國亞利桑那）和南極望遠鏡（位于南極洲南極點阿蒙森·史考特南極站）。

美國亞利桑那大學天文學副教授丹尼爾·馬?。―aniel Marrone）表示，“這些觀測就像是一場協(xié)調(diào)的舞蹈，我們按照精心設(shè)計的順序同時對準望遠鏡。為了確保這些觀測確實是同時進行的，我們在每臺望遠鏡上都使用了極其精確的原子鐘。”

這些望遠鏡陣列在兩周時間內(nèi)收集了近5000萬億字節(jié)的數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)是通過超級計算機處理的，以便科學家們能夠檢索到這些圖像。這些觀察的細節(jié)目前已經(jīng)發(fā)表在《天體物期刊通訊》（Astrophysical Journal Letters）上。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

或是地球上可觀測到的最大質(zhì)量黑洞

那么，究竟什么是黑洞？黑洞（black hole）是根據(jù)廣義相對論所推論、在宇宙空間中存在的一種質(zhì)量相當大的天體和星體（并非是一般認知的“洞”概念）。黑洞是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡后，發(fā)生引力坍縮而形成。黑洞的質(zhì)量是如此之大，它產(chǎn)生的引力場是如此之強，以致于大量可測物質(zhì)和輻射都無法逃逸，就連傳播速度極快的光子也逃逸不出來。由于類似熱力學上完全不反射光線的黑體，故名黑洞。在黑洞的周圍，是一個無法偵測的事件視界，標志著無法返回的臨界點，而在黑洞中心有一個密度趨近于無限的奇點。

EHT科學委員會主席海諾·福爾克表示：“如果我們沉浸在一個明亮的區(qū)域，我們預(yù)計黑洞會產(chǎn)生一個類似陰影的黑暗區(qū)域——這是愛因斯坦廣義相對論中我們從未見過的預(yù)測。這道陰影是由視界的引力彎曲和光線的捕獲造成的，它揭示了這些迷人物體的許多特質(zhì)，讓我們得以測量M87黑洞的巨大質(zhì)量。”

EHT董事會成員、東亞天文臺主任Paul T.P.Ho則指出，“一旦我們確定我們拍攝到了陰影，我們就可以將我們的觀測結(jié)果與廣泛的計算機模型進行比較，這些模型包括扭曲的空間、過熱的物質(zhì)和強磁場的物理。觀測圖像的許多特征與我們的理論理解驚人地吻合。這使我們對我們的觀測結(jié)果的解釋，包括對黑洞質(zhì)量的估計，充滿了信心。”

CNN報道中還稱，M87黑洞的質(zhì)量之巨大，讓這些研究人員有理由相信這可能是人類在地球上可觀測的質(zhì)量最大的黑洞。與其他物體相比，這個超大質(zhì)量的黑洞其實體積非常小，這也就是為什么人類之前沒有觀察到這個黑洞的原因之一。黑洞的大小與質(zhì)量直接相關(guān)——黑洞體積越大，陰影也就越大。研究人員表示，黑洞可能用肉眼是看不見的，但他們與周圍物質(zhì)相互作用的方式卻泄露了“秘密”。

美國國家科學基金會主任弗蘭斯·科爾多瓦（France Córdova）表示，“幾十年來，黑洞一直在激發(fā)人們的想象力，他們具有奇異的特性，對我們來說非常神秘。然而，隨著更多像我們這樣的觀察，黑洞正在泄露他們的秘密。這也使我們科學家和工程師們能夠照亮未知，解釋我們宇宙的微妙和復雜之處。”

封面圖來自攝圖網(wǎng)