林寬雨

最近有一張照片很火，照片中的主角體形有點(diǎn)像甜甜圈，膚色有點(diǎn)像“小太陽”，總體看起來像一個(gè)燃燒不均的火焰圈。其實(shí)這張照片本身并沒有多特別，它能火遍全網(wǎng)絡(luò)主要是因?yàn)檫@個(gè)圈圈里圈的是的。大家好，我是來自室女座星系團(tuán)中M87星系中心的黑洞。沒想到我們原本待在暗處的黑洞家族因?yàn)檫@張照片一下子登上了熱搜榜。既然大家現(xiàn)在這么關(guān)注我，那我就給你們講講關(guān)于我的家族和這張照片背后的故事吧！

地地道道的“吃貨”

我們黑洞家族跟歷史上的好多名人都有關(guān)，比如提出廣義相對論的愛因斯坦、得出“史瓦西解”的史瓦西、第一次提出我們家族名字的約翰·阿奇博爾德·惠勒，等等。能跟這么多歷史上鼎鼎有名的大人物扯上關(guān)系，足以證明我們黑洞家族在宇宙中的地位不一般。如果按照官方說明來介紹我們的身份實(shí)在是太深奧，同學(xué)們就簡單地把我們理解為一群生活在宇宙中、質(zhì)量和引力都非常大的“吃貨”吧。說到“口乞”，我現(xiàn)在還沒發(fā)現(xiàn)有誰比我們家族更厲害。我們不僅什么都“吃”，還可以一直“吃”。無論什么東西，只要我們能夠得到，最終都會進(jìn)到我們的“肚子”里。做“吃貨”，我們可是很稱職的。

“曲線救國”拍照片

雖然我們黑洞家族一直是“幕后工作者”，但我們黑洞家族的名字早就傳遍了大街小巷，從約翰·阿布博爾德·惠勒正式為我們家族命名到現(xiàn)在已經(jīng)有50多年了，人們對我們的研究也不是一天兩天了。和大熊貓的愿望差不多，科學(xué)家們也一直希望能給我們拍張照片，畢竟無圖無真相呀！雖然大家在大屏幕上見過我們，但那都是人們根據(jù)自己的理解虛構(gòu)出來的，沒人知道那究竟是不是我們的“廬山真面目”。這個(gè)愿望一直沒變成現(xiàn)實(shí)的原因是科學(xué)家們看不到我們。想一想，黑洞洞的我們待在黑洞洞的宇宙中，別說科學(xué)家們看不到我們，我都不知道我的兄弟姐妹長啥樣。不過，看似已經(jīng)無解的問題，最終還是被聰明的科學(xué)家們找到了突破口，他們想到了一招“曲線救國”的方法。既然拿我們沒辦法，那就從我們身邊的下手，比如會在我們周圍出現(xiàn)的吸積盤和噴流。這是兩種會產(chǎn)生明亮的光和大量輻射的現(xiàn)象，它們很容易被科學(xué)家們探測到。拍到了它們，也就意味著拍到了我們的身影。這個(gè)方法就好比穿著隱身衣的你遇上了下雨天，雖然人們看不到你，但看周圍的雨水就能確定你的存在。

事件視界望遠(yuǎn)鏡“天團(tuán)”

既然有了尋找我們的辦法，那是不是隨便找個(gè)望遠(yuǎn)鏡就能發(fā)現(xiàn)我的家族成員了呢？事情當(dāng)然不會那么簡單，不然我的這張“黑洞照”也不會引起這么大的轟動。第一，人們想確定我們的存在非常不容易，像我這樣的超大質(zhì)量黑洞，更是要下很多功夫。據(jù)說，在銀河系里，我有上千萬個(gè)塊頭比較小的兄弟姐妹，但目前真正在你們?nèi)祟惸抢镉小皞浒浮钡闹挥锌蓱z的二十幾個(gè)。第二，雖然現(xiàn)在望遠(yuǎn)鏡家族也有了很大的發(fā)展，但無論它們家族中的哪個(gè)成員想憑一己之力觀測到我們，都是“癡人說夢”。我們家族成員的特點(diǎn)是質(zhì)量非常大，但尺寸相對小得可憐，再加上距離地球本來就非常遙遠(yuǎn)，想看到我們真的非常困難。就拿我來說，我距離地球5 500萬光年，根據(jù)人們的計(jì)算，想要在地球上看到我的身影，基本相當(dāng)于要在地球上看清一個(gè)“生活”在月球的蘋果的容顏，難度可想而知。這么高的難度，自然沒一個(gè)望遠(yuǎn)鏡能靠自己的能力完成。不過，一個(gè)不行，可以多個(gè)。這次科學(xué)家們就用8臺全球頂尖的望遠(yuǎn)鏡組成的“天團(tuán)”完成了這個(gè)看似不可能實(shí)現(xiàn)的觀測。據(jù)說，這個(gè)“天團(tuán)”組合的能力可以和一臺口徑與地球直徑相當(dāng)?shù)摹俺壘逕o霸”望遠(yuǎn)鏡媲美。對了，這個(gè)“天團(tuán)”還有個(gè)專用名字——“事件視界望遠(yuǎn)鏡”。

知識鏈接

構(gòu)成事件視界望遠(yuǎn)鏡“天團(tuán)”的8個(gè)成員“居住”的地方都充滿了挑戰(zhàn)，有“待在”沙漠里工作的，有“跑到”火山上“安家”的，有在山區(qū)“待命”的，還有在冰天雪地的南極“挨凍”的。要讓這些全球頂尖的“大咖”一起工作并不是一件容易的事，科學(xué)家們在調(diào)試的過程中克服了很多困難，經(jīng)過十多年的努力，事件視界望遠(yuǎn)鏡于2017年開始對黑洞進(jìn)行集中拍攝。

“洗照片”進(jìn)行時(shí)

2017年開始拍攝，2019年才首次看到我的照片，相信有不少同學(xué)會問，這中間間隔的兩年干啥了？答案是“洗照片”。要知道想給我拍張照片，可不是按下快門那么簡單。首先，在對我進(jìn)行觀測的過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常龐大。據(jù)說，僅一個(gè)晚上的數(shù)據(jù)量就能達(dá)到2PB（ 1PB=1 000TB=1 000 000GB），這么大的數(shù)據(jù)量處理起來的難度可想而知。其次，科學(xué)家們在處理這些數(shù)據(jù)時(shí)還會遇到新的技術(shù)難題，解決這些難題自然也會需要不少的時(shí)間。最后，為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，科學(xué)家們在數(shù)據(jù)處理的過程中還有驗(yàn)證和校對的環(huán)節(jié)，這都是需要時(shí)間的?？傊?，一句話，在你們看到的這張照片的背后是科學(xué)家們巨大的付出。

小照片大意義

當(dāng)然，科學(xué)家們費(fèi)了這么大勁把留有我身影的照片公布于眾可不僅僅是為了讓你們看個(gè)新鮮，這里面還有很多科學(xué)意義呢！比如，有圖有真相，我的“黑洞照”的出現(xiàn)直接給人們提供了我們家族在宇宙中存在的“視覺”證據(jù)，同時(shí)也驗(yàn)證了愛因斯坦曾經(jīng)提出的偉大預(yù)言;隨著照片的公布，科學(xué)家們對我們家族的“進(jìn)食”過程也可能會有新的理解;這樣的“黑洞照”對科學(xué)家們測量我們的質(zhì)量也會有幫助，等等。當(dāng)然，目前的研究和發(fā)現(xiàn)只能算是一個(gè)起點(diǎn)，相信未來隨著研究的深入、更多望遠(yuǎn)鏡的加入，科學(xué)家們一定會發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于我們的“小秘密”，我的兄弟姐妹的照片也許會陸續(xù)被曝光，那些關(guān)于我們的奧秘也會一個(gè)接一個(gè)被揭開。一想到我這個(gè)“幕后工作者”以后可能就要在大家的眼皮底下“生活”了，還真有點(diǎn)不習(xí)慣呢！