黑洞，终于见到你

北京时间2019年4月10日21点整，比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿等全球六地同步召开了全球新闻发布会，发布了“事件视界望远镜”的第一项重大成果，人类历史上首张黑洞的实拍照片。

我们知道，任何拍摄的设备都需要光线或电磁波照射物体后反射回设备再成像。而黑洞能把光线和电磁波都吸收进去，不会有任何光线和电磁波反射回來。人类连找到黑洞都十分困难，更别说拍摄了。那么，科学家又是如何做到的呢？

找到黑洞的关键在于找它们的“周边”——“吸积盘”和“喷流”。黑洞强大的引力会将附近的物质拉到自己身边，这些物质会绕着黑洞旋转，最终落入其中，这个过程被称为“吸积”，物质在绕行时形成的盘状结构则被称为“吸积盘”。当吸积气体过多时，一部分气体在掉入黑洞视界面之前，在磁场作用下就被沿着转动的方向抛射出去，形成喷流。“吸积盘”和“喷流”现象会因为高速运动被加热到数十亿摄氏度的高温，还会发出强烈的辐射，而这些现象很容易被地球上的科学家通过望远镜探测到，所以黑洞也就有迹可循了。

那怎么给黑洞拍照呢？“事件视界望远镜”就是这样一个专为获取黑洞影像的实验计划。该项目的主要观测目标有两个：一个是银河系中央的特大质量黑洞人马座A，另一个是室女座A星系中心的黑洞。之所以选定这两个黑洞作为观测目标，是因为它们的视界面在地球上看起来最大，其他黑洞因为距离地球更远或质量大小有限，观测难度更大。

要想为黑洞成像，需要口径像地球一样大的望远镜，这是地球上任何单个望远镜都达不到的。在过去十多年里，“事件视界望远镜”的科学家利用全球各地的8个射电望远镜组成网络，通过干涉测量法，同时对黑洞展开观测。每个射电望远镜都会收集并记录来自于黑洞附近的电磁波信号，然后将这些数据集成，并计算出“事件视界的图像”。为了增加空间分辨率，看清更为细小的区域，这些射电望远镜阵列里还包括位于智利和南极的射电望远镜。

拍摄黑洞的“武器”有了，接下来就是等待抓拍的时机。要保证8个射电望远镜同时看到这两个黑洞，留给科学家的观测窗口期非常短暂，每年只有大约10天。这其中，智利的ALMA望远镜因为灵敏度最高，所以肩负着一系列的观测计划，档期非常满。此次，对黑洞视界面的观测，ALMA望远镜只能空出四天时间，其中，两个晚上观测银河系中心特大质量黑洞人马座A，剩下的时间留给室女座A星系中心的黑洞。

给黑洞拍张照片不容易，“洗照片”更是耗时漫长。此次“事件视界望远镜”观测所涉及的站点区域跨越了南北半球，所产生的数据量也十分庞大。在2017年观测的那5天里，每座射电望远镜都会搜集超过500TB的数据，整个阵列产生的数据约7000TB，这些庞大的信息量不可能依靠网络传递，只能使用硬盘记录数据。在观测结束后，各个站点就会把这些数据硬盘通过邮寄的方式集中运送到两个数据中心——位于美国麻省的海斯塔克天文台和德国波恩的马克斯普朗克天文研究所。在那里，大型计算机集群将会对所有的数据进行合并与分析，这些经过校准的资料，将被集成用来制作分辨率极佳的影像。

你可能还记得其中有一个射电望远镜位于南极。那里的极端气候造成每年2月到10月没有航班飞往，因此，硬盘直到2017年10月才被运出，辗转一个月后才能到达目的地。此后，科学家又花费了一年时间等待超级电脑对数据进行合并、分析。

终于，我们等到了黑洞的第一张照片，何其有幸。