文／李大慶 李宏策 陳 超

黑洞，一個(gè)充滿想象力的名詞，一類(lèi)真實(shí)的天文實(shí)體。北京時(shí)間4月10日21時(shí)7分，世界上第一幅黑洞的照片終于在中國(guó)上海天文臺(tái)306會(huì)議室揭開(kāi)了面紗。

與上海一樣，全球其他5個(gè)城市（比利時(shí)布魯塞爾、智利圣地亞哥、中國(guó)臺(tái)北、日本東京、美國(guó)華盛頓）也都在同一時(shí)間公布了這張令天文學(xué)家興奮的照片，宣布已經(jīng)成功獲得了超大黑洞的第一個(gè)直接視覺(jué)證據(jù)。

《天體物理學(xué)雜志通信》也于4月10日以特刊的形式，通過(guò)6篇論文發(fā)表了有關(guān)黑洞圖像的這一重大結(jié)果。該圖像揭示了室女座星系團(tuán)中超大質(zhì)量星系M87中心的黑洞。這個(gè)黑洞距離地球太遠(yuǎn)了，有5500萬(wàn)光年，黑洞的質(zhì)量為太陽(yáng)的65億倍！

“虛擬”望遠(yuǎn)鏡的靈敏度和分辨本領(lǐng)前所未有

黑洞圖像是由“事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）”項(xiàng)目組織實(shí)施獲得的。它把地球上的8臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡組合起來(lái)，形成了一個(gè)口徑如地球大小的“虛擬”望遠(yuǎn)鏡，所達(dá)到的靈敏度和分辨本領(lǐng)都是前所未有的，為科學(xué)家們提供了研究宇宙中最極端天體的新手段。

“我們捕獲到了黑洞的首張照片?！惫鸫髮W(xué)教授、EHT項(xiàng)目主任謝潑德·多爾曼說(shuō)，“這是一項(xiàng)由200多位科研人員組成的團(tuán)隊(duì)完成的非凡的科研成果?！?/p>

黑洞是一種具有超強(qiáng)引力的宇宙天體。這種天體的存在以極端的方式影響著周?chē)沫h(huán)境，讓時(shí)空彎曲，并將周?chē)臍怏w吸進(jìn)來(lái)。在此過(guò)程中，氣體的引力能轉(zhuǎn)化成熱能，因此氣體的溫度變得很高，會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的輻射。

法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心對(duì)這張照片的評(píng)述為：今天發(fā)表的這張圖片清楚地顯示了一個(gè)圓形和黑暗中心區(qū)域的環(huán)形結(jié)構(gòu)：它是黑洞的陰影，突出了輝煌的背景，這個(gè)影子是重力偏離光的組合，充滿了關(guān)于這些迷人物體性質(zhì)的信息，并允許研究人員測(cè)量黑洞的巨大質(zhì)量。

日本科學(xué)家在該項(xiàng)目上作出了貢獻(xiàn)。阿爾瑪望遠(yuǎn)鏡在參加項(xiàng)目的望遠(yuǎn)鏡中解像度最高，為提高“事件視界望遠(yuǎn)鏡”整體分辨率作出了重要貢獻(xiàn)。日本團(tuán)隊(duì)代表、國(guó)立天文臺(tái)教授本間希樹(shù)說(shuō)：“我們采用了‘稀疏建?！男路椒▽?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，因此在有限的數(shù)據(jù)中獲得了高度可信度影像。4個(gè)獨(dú)立的內(nèi)部小組利用3種方法對(duì)數(shù)據(jù)合成影像，全部確認(rèn)了黑洞陰影出現(xiàn)?！?/p>

照片證明了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的正確

站在世界第一幅黑洞圖像前，中科院上海天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)沈志強(qiáng)無(wú)比興奮：“最重要的是證明了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論是對(duì)的?！睈?ài)因斯坦100年前的理論，一直受到某些人的質(zhì)疑，現(xiàn)在全球8臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡合力觀測(cè)，在拿到第一張黑洞圖像的同時(shí)，也給愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論做了有力的論證。

EHT項(xiàng)目是由美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們聯(lián)合全球其他研究機(jī)構(gòu)的科研人員實(shí)施的。2016年，科學(xué)家們提出了實(shí)施項(xiàng)目的意向，2017年4月，設(shè)在全球多地的8臺(tái)亞毫米射電望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始了“拍照”工作。之后是大量的數(shù)據(jù)處理，對(duì)結(jié)果的可靠性也做了充分的比較分析。“到現(xiàn)在才有幸向全世界發(fā)布?！弊鳛镋HT國(guó)際合作成員的沈志強(qiáng)對(duì)照片的準(zhǔn)確性與可信度充滿自信。

這一次，天文學(xué)界玩起了“黑洞手法”

像黑洞的名字一樣，這一次國(guó)際天文學(xué)界也玩起了“黑洞手法”：對(duì)玄奧的、深不可測(cè)的黑洞，采取提前一周左右就在全球極力宣揚(yáng)要在10日公布世界第一張黑洞的照片，預(yù)熱，炒作，辟謠，兼帶著天文學(xué)家、物理學(xué)家們?cè)跊](méi)看到照片情況下的猜測(cè)性解說(shuō)及科普，全球被深深地“裹脅”到了黑洞新聞中。在普羅大眾眼里，一周來(lái)的科技界，仿佛只有黑洞一件事，其他科學(xué)都不存在。

一個(gè)比一個(gè)更形象的比喻也紛紛涌現(xiàn)。在黑洞圖像新聞?lì)A(yù)熱階段，有專(zhuān)家接受媒體采訪時(shí)稱，獲得黑洞的照片，相當(dāng)于從地球上看清了月球上的一個(gè)橙子。中科院上海天文臺(tái)研究員路如森在黑洞第一張圖像公布后對(duì)記者說(shuō)，橙子的比喻大致是對(duì)的。不過(guò)用他自己的比喻似乎更甚：這張黑洞圖像所看清的部分，相當(dāng)于從美國(guó)紐約看到巴黎咖啡館里的客人正在讀著的一張報(bào)紙上的文字！

在黑洞照片沒(méi)有面世之前，很多人就有疑問(wèn)：既然黑洞巨大的質(zhì)量引力使得光都逃逸不掉，那么科學(xué)家是怎么把沒(méi)光的東西拍出來(lái)的呢？路如森解釋說(shuō)，平時(shí)我們到醫(yī)院去做核磁共振所看到的片子，也是通過(guò)測(cè)量人體局部圖像的不同空間頻率成份重構(gòu)出來(lái)的。“黑洞照片的重構(gòu)與此同理。”

中國(guó)科學(xué)家參與研究

中國(guó)科學(xué)家參與了黑洞圖像的觀測(cè)與研究工作。從10日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志通信》的論文作者署名看，中國(guó)大陸一共有16位科學(xué)家參與了這項(xiàng)研究工作，其中上海本地就有8位研究員參加，其他人員來(lái)自云南天文臺(tái)、中科院高能物理所、南京大學(xué)、北京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、華中科技大學(xué)。此外，中國(guó)臺(tái)北也有部分科學(xué)家參與了這項(xiàng)研究工作。

中國(guó)科學(xué)家長(zhǎng)期關(guān)注高分辨率黑洞觀測(cè)和黑洞物理的理論與數(shù)值模擬研究，在EHT國(guó)際合作形成之前就已開(kāi)展了多方面具有國(guó)際顯示度的相關(guān)工作。在此次EHT合作中，中國(guó)科學(xué)家在早期EHT國(guó)際合作的推動(dòng)、EHT望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)間的申請(qǐng)、夏威夷JCMT望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)、后期的數(shù)據(jù)處理和結(jié)果理論分析等方面作出了中國(guó)貢獻(xiàn)。

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）