首張黑洞照片的花絮

高榮偉

“我很高興地宣布，我們首次看到了曾認(rèn)為不可見的東西……而這只是開始。”

北京時(shí)間4月10日晚，“事件視界望遠(yuǎn)鏡”（簡稱EHT）項(xiàng)目組在全球多地同時(shí)召開新聞發(fā)布會(huì)。

這是一場(chǎng)令無數(shù)人翹首以吩的新聞發(fā)布會(huì)。在發(fā)布會(huì)上，天文學(xué)家公布了一張圖片。而這張看似模糊的照片吸引了全球的目光，因?yàn)樗侨祟愑惺芬詠慝@得的第一張黑洞照片。

黑洞到底是什么

一時(shí)間，黑洞照片刷屏了。

黑洞？什么是黑洞？它為什么叫黑洞？黑洞不是洞，而是類似星球的天體，只允許外部物質(zhì)和輻射進(jìn)入。“黑洞的質(zhì)量是如此之大，它產(chǎn)生的引力場(chǎng)是如此之強(qiáng)，以至于大量可測(cè)物質(zhì)和輻射都無法逃逸，就連傳播速度極快的光子也逃逸不出來。”科學(xué)家這樣說。既然這種天體有這樣的性質(zhì)，我們當(dāng)然看不見它，所以就把它描述成“黑”的。

黑洞是非常神秘的天體。為了便于理解，我們不妨把它想象成宇宙中的一種監(jiān)獄。不論什么物質(zhì)，一旦進(jìn)入這種“監(jiān)獄”，就不可能再出“監(jiān)獄”的大門。

以目前的科技水平，人類還無法觀測(cè)黑洞具體是什么樣子。首張黑洞照片中的“主角”，是位于室女座星系團(tuán)中超大質(zhì)量星系M87中心的黑洞。它距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的65億倍。

“巨眼”看黑洞

那么，科學(xué)家怎么觀測(cè)黑洞呢？

有學(xué)者指出：直接觀測(cè)黑洞需要望遠(yuǎn)鏡有很高的分辨率。人們?nèi)绻捎煤撩撞ㄍh(yuǎn)鏡觀測(cè)，根據(jù)公式測(cè)算，它的口徑需要相當(dāng)于地球直徑。這聽起來是不可能做到的事情。

然而，科學(xué)家運(yùn)用智慧，經(jīng)過努力，居然做成了這件事。

全球多個(gè)國家和地區(qū)的科研人員組成團(tuán)隊(duì)，開展EHT項(xiàng)目，利用地球上的8臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡組成了一臺(tái)巨大的虛擬望遠(yuǎn)鏡——其口徑相當(dāng)于地球直徑。2年前，這只“巨眼”開始了“拍照”工作。之后，科學(xué)家做了大量數(shù)據(jù)處理工作，對(duì)結(jié)果的可靠性也謹(jǐn)慎地進(jìn)行了分析和論證。

黑洞照片與中國

對(duì)于世界各國聯(lián)手成功“捕獲”黑洞影像并以“天涯共此時(shí)”的方式公布，中國人都很激動(dòng)，因?yàn)槲覈鴱奈慈毕２粌H新聞發(fā)布會(huì)其中的兩場(chǎng)設(shè)在中國，而且數(shù)種直播語言包括了普通話。

那么，為什么那八大望遠(yuǎn)鏡中沒有中國望遠(yuǎn)鏡？全球最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡——我國500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（簡稱FAST）為什么沒有參與EHT項(xiàng)目？這是因?yàn)椋涸诿磕甑膸讉€(gè)關(guān)鍵的夜晚，組成“巨眼”的望遠(yuǎn)鏡同時(shí)（必須原子鐘精確同步）觀測(cè)，以阿塔卡馬大型毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡為中心時(shí)，F(xiàn)AST不在有效觀測(cè)位置上。即如果把地球比作一面鏡子，鏡面為“巨眼”，那么FAST在鏡子的背面。所以，F(xiàn)AST無法參與EHT項(xiàng)目。此外，這次所使用的望遠(yuǎn)鏡都觀測(cè)毫米波段（具體觀測(cè)波長為1.3毫米），而中國擁有的兩個(gè)亞毫米望遠(yuǎn)鏡不完全適用，如果要進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)VLBI觀測(cè)，科學(xué)家需要對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行改造。

雖然硬件沒有直接參與本次“拍照”，但是團(tuán)隊(duì)中的中國科學(xué)家有突出的成績：從早期推動(dòng)EHT國際合作、申請(qǐng)EHT觀測(cè)時(shí)間，到麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)運(yùn)行，再到數(shù)據(jù)處理和理論分析、漫長的照片沖洗過程，都離不開中國科學(xué)家的努力。中國大陸16位科學(xué)家和中國臺(tái)灣部分科學(xué)家全身心投入項(xiàng)目，在多個(gè)環(huán)節(jié)為黑洞照片首發(fā)作出了重要貢獻(xiàn)。

這張照片，證實(shí)了神秘天體黑洞的存在。為了它，人類插上了想象的翅膀，全世界科學(xué)家一起發(fā)揮創(chuàng)造力……

組成“巨眼”的八大望遠(yuǎn)鏡

西班牙IRAM30米毫米波望遠(yuǎn)鏡、南極望遠(yuǎn)鏡、位于智利的阿塔卡馬大型毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡和阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡、墨西哥境內(nèi)大型毫米波望遠(yuǎn)鏡、美國亞利桑那州的亞毫米波望遠(yuǎn)鏡以及夏威夷的麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡和亞毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡。

參與EHT項(xiàng)目的望遠(yuǎn)鏡數(shù)量一直在增加：2018年，格陵蘭望遠(yuǎn)鏡正式加入;2020年后，美國基特蜂12米射電望遠(yuǎn)鏡也將加入……