黑洞的剪影是如何做出来的?

拍摄这张黑洞照片是一个国际组织，是世界望远镜，非常大的国际合作。这个国际合作也受到全世界研究机构的资助。这里有13个EHT的公司，我们支持东亚天文台的运营，同时还有其他的都有参与，这里面有超过了200多名科学家。

这次黑洞的照片是针对一个叫梅西M87拍摄的，M87是室女座方向的一个巨型星系，随着我们观测本领提高，我们可以看到越来越多的细节。这是M87的星云，这是射电的结构，随着我们观测本领逐步提高，最后我们就能够接近黑洞，对黑洞进行成像。

我们拍摄黑洞照片之后，我们要知道照片告诉我们什么？我们要提取这些信息进行比较，理论模型以及理论模型图像重建之间的对比，这个涉及非常多的计算。黑洞的阴影图像告诉我们什么？首先我们观测的特征，这个黑洞的阴影的大小以及它这个亮度不对称性，这个南北不对称性的自圈。结合这个喷流结构与我们视线的夹角，我们可以知道这个远离地球，地球自旋方向是顺时针旋转，总而言之，我们发现与爱因斯坦的广义相对论非常一致。

那么我们说阴影无处不在，只要黑洞存在就有阴影，黑洞阴影早在70年以前就考虑了光线弯曲，大约是黑洞事件视界的5倍，当然这个黑洞质量越大，视界半径越大，阴影直径越大。距离越近，看上去这个张角越大。根据我们目前人类的知识，有两个黑洞在天空平面上看上去最大，一个是银河系中心黑洞，是400黑的质量，到地球是2600光年，它的阴影大小是50个微角秒，M87黑洞，它的黑洞阴影大小是40微角秒。

那么我们刚才说了这个黑洞的阴影只有40到50个微角秒，我们怎么看到它？我们知道一个望远镜分辨细节的本领跟观测的波长和望远镜途径有关系，望远镜口径越大，我们获得的分辨的本领越高。要分清到40到50的微角秒，你可以想象一下。因为这个角度非常小，我们一个单口径的望远镜没办法取得分辨本领，我们1978年实现了一个VLBI，如果我们把地球上适合对黑洞进行成像的望远镜联合起来，我们可以形成一个有效的望远镜，大小是多少？地球的直径是1万多公里，我们做成一个1万多公里的望远镜，这样比单口径比500多大多了，对吧。

我们德国科学家也介绍了VLBI的情况，大的望远镜它的数据的采样越来越好，自然对这个黑洞成像得到的质量越高。刚一开始只有少数的几个望远镜的时候，我得到的图像非常不可靠。只有当我们的望远镜比较多，我们才能得到比较好的望远镜图像。

这个事件视界望远镜在2017年对两个黑洞进行成像观测，之前观测不具有成像的能力。这个观测使用位于世界六地的8台望远镜。最重要是位于智利的，组成一个非常大口径的望远镜，还有我们德国马克的一个望远镜，再有在南极的一个望远镜。这些望远镜组成起来，就实现了一个等效将近1万公里的望远镜，这是一些成员在各个台上观测拍的一个照片。这边是亚历山大的，右边是南极的，墨西哥的，然后智利的，还有西班牙的。这是当时观测的一个情況。

这里是一个我们在夏威夷JCMT望远镜观测的设备，我们可以看到信号的流程。我们接收机通过终端进行数字化，我们进行采样，然后在每一个台上有非常高精度的轻钟，每百万年不差一秒，我们可以看到2017年观测对应每一个台上收集的数据非常多，每秒32GBT。

EHT数据采集记录系统在2006年到2007年实现了一个4GB的数据记录，因此发展到第一代的VLBI数字终端系统。在2017年实现了32GB的这样的数据记录，在2018年实现64GB的数据采样。实际上我们数据的记录跟时间结合起来，每两年翻一倍结果。这里面我们记录的数据非常多，比如在2017年5天一共记录了3.5PB的数据，我们考虑一部电影1个G，相当于3500万部电影。这个记录的数据从每个台站运到了美国天文台，以及德国天文台，我们可以看到对硬件要求非常高的。2018年观测，实际上有新的望远镜加入起来，这是格林兰岛的望远镜加入进来，这是欧洲的望远镜加入进来，这样我们采集的数据越来越大，精度越来越高。（编辑/熊铭）