5500万光年之外的“黑洞”，是如何被拍到的

苗千

人类第一张黑洞照片的问世过程不可谓不隆重。在4月10日这天，全世界六地共同举行新闻发布会，向全世界展示这张关于黑洞的照片。

人们通常认为黑洞是一种能够吸收附近一切物质的恐怖天体，就连光线都逃不出来。而想要给一个物体拍照，则需要收集这个物体所发射或反射的光线——那么，人类如何才能給在数千万光年之外的黑洞拍照？

从物理学的角度来说，黑洞并不算完全的黑暗。所谓“黑洞不黑”，就是说黑洞自身也会向外发射辐射，这正是以理论物理学家史蒂芬·霍金命名的“霍金辐射”。

尽管在理论上黑洞会向外界辐射，但这种效应实在是太过微弱，对于距离黑洞数千万光年之外的人类来说，根本不可能探测到来自黑洞的霍金辐射，更不要说以此为黑洞照相了。

因此，人类此次得到的黑洞的照片，实际上是黑洞在围绕其运转的高能量吸积盘中间呈现出的一个黑色的轮廓。

想在地球上观测一个数千万光年之外的黑洞轮廓绝不容易，这就需要借助事件视界望远镜的能力了。所谓事件视界望远镜，是一个全球性的天文望远镜网络。通过位于全球各处的8个天文望远镜协作工作，把整个地球变成了一架超级射电望远镜，也只有如此，人类才能够首次拍摄到黑洞的照片。

事件视界望远镜因为黑洞的“视界”而得名。所谓视界，是指黑洞周围一个数学上的边界，在这个边界以内，在引力作用下一切物质都会坠入黑洞有去无回。事件视界望远镜正是希望勾勒出黑洞的边界。这个科学项目源于德国拉德堡德大学的天体物理学教授海诺·法尔克最初在1993年产生的一个想法，他认为如果世界上的射电望远镜可以协同工作，就可能收集到黑洞周围发射的射电信号，最终描绘出黑洞的样子。

经过十多年的努力，最终在发布会上展示的黑洞是5500万光年之外室女座星系团中一个超大质量星系“M87”的中心黑洞。这个黑洞的质量大约是太阳的65亿倍，直径达到400亿公里，是人类已知最大的黑洞之一。实际上，它只是事件视界望远镜在2017年观测的两个超重黑洞之一，另一个被观测的黑洞是位于银河系中心的人马座A*黑洞。

发布会上展示的照片中，在吸积盘的明亮背景下，M87星系中心黑洞投下了一个巨大的圆形阴影。黑洞一侧的轮廓相比于另外一侧更加明亮，这是因为黑洞自身（或是其吸积盘）在旋转，因此光线射向地球的一侧看上去更加明亮，而光线远离地球的一侧看上去就暗淡很多。

人类这次获得M87星系中心黑洞的照片，是一次“大科学”项目的胜利。在火山和沙漠等地球上干扰较少的一些极端环境中，8个射电望远镜被联结成一个整体，协同合作，望向5500万光年之外的黑洞。不同望远镜所获得的海量数据被储存在数百个硬盘之中，最终又被合并。全世界200多位科学家协同工作，进行数据的分析和处理。

在未来会有更多的射电望远镜加入到事件视界望远镜的网络之中，这个网络甚至可能拓展到太空之中。随着21世纪人类大科学项目的进展，会有越来越多的科学发现展示在人们面前，而这张M87星系中心黑洞的照片，也将作为人类科学进步的标志之一，被人们铭记。