首张黑洞照片发布人类首次“看见”黑洞“真相”来了

科研人员从四大洲8个观测点“捕获”成像 星系M87中心

超大质量黑洞

质量约为太阳的65亿倍

黑色部分：黑洞投下的“阴影”

明亮部分：绕黑洞高速旋转的吸积盘

这是人类史上首张黑洞照片。新华社发

相距5500万光年

由200多名科学家花费2年拍摄“冲洗”完成

有望证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立

爱因斯坦又说对了

据新华社北京4月10日电综合新华社驻外记者报道：神秘天体黑洞终于被人类“看到”了。数百名科研人员参与合作的“事件视界望远镜”项目10日在全球多地同时召开新闻发布会，发布他们拍到的第一张黑洞照片。

照片“主角”是室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞，其质量是太阳的65亿倍，距离地球大约5500万光年。照片展示了一个中心为黑色的明亮环状结构，看上去有点像甜甜圈，其黑色部分是黑洞投下的“阴影”，明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘。

“我很高兴地宣布，我们首次看到了曾认为不可见的东西……而这只是开始，”项目主任、美国哈佛-史密森天体物理学中心的谢泼德·杜勒曼在美国首都华盛顿说。发布会现场多次响起热烈掌声。

除华盛顿外，中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔和日本东京等地也同时召开发布会。

照片给出黑洞这一极端天体存在的最直接证据，验证了广义相对论，也将帮助回答星系中的壮观喷流如何产生并影响星系演化等诸多前沿问题。

“黑洞是时空尽头，存在一些我们想破解的谜团。首次给黑洞拍照可能帮助我们朝着解开这些谜更进一步。”项目科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克告诉新华社记者。美国哈佛大学理论物理学家亚伯拉罕·洛布形容：“百闻不如一见，一图抵千言。”

意义

这张照片在科学上有多重要？

天文学上的“重要里程碑”

几十年来，黑洞引发人们无数遐想，但没有人知道它的真正模样。正因为这个，第一张黑洞照片才备受期待，被誉为“非凡的科研成果”，是天文学上的“重要里程碑”，“具有历史性意义”。

给黑洞拍照的“事件视界望远镜”项目科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克告诉新华社记者，黑洞涉及人类对宇宙的根本了解，“我们的宇宙中有两大理论，爱因斯坦的相对论描述了宏观，量子力学描述了微观，但是在黑洞的边缘，相对论与量子力学无法协调，在那里可能会发现新的东西”。

美国亚利桑那大学天文学副教授丹尼尔·马罗内认为，黑洞之所以重要，是因为它在长时间尺度上会影响宇宙演化。但人们并没有完全了解黑洞如何吞噬物质，然后又将其中一部分以接近光速向外喷射，影响其所在星系。

1919年，人们在非洲和南美出现日食时观测到光线的弯曲，从而验证了广义相对论相关预言的正确性。百年后发布的黑洞照片，又一次支持广义相对论。不由让人想起被多次重复的那句话：爱因斯坦又对了。

难度

拍到黑洞照片有多难？

寻找它如同从地球观察月球上的一个橘子

给黑洞拍照的难点，在参与此次大科学计划的专家眼中，可以用三个字来形容：“小”“暗”“扰”——细节太小，信号太暗，干扰太多。

黑洞如此遥远，寻找它如同从地球观察月球上的一个橘子，需要的望远镜口径超乎想象。况且，这个望远镜还要足够灵敏，才能“看”得清极其微小的细节。

这是一个难以想象的大科学计划：用分布全球的8个观测点，组成一个口径如地球直径大小的虚拟望远镜。条件苛刻的观测点，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠、南极点等。

要顺利拍照，不仅要“看”得远，还要选对频道。“对黑洞成像而言，最佳的波段进行观测至关重要，这个波段就在1毫米附近，成像的分辨率相当于能在黑龙江漠河阅读南沙群岛上的一张报纸。”路如森说。以2017年4月的观测为例，每个台站的数据率达到惊人的32GB/秒，8个台站在5天观测期间共记录约3500TB的数据。专家表示，如果是像看电影一样不间断地看，这些数据至少需要500多年才能看完。

经大约两年的数据处理及理论分析，照片才成功“冲洗”出来。照片展示了一个中心黑色的明亮环状结构，有点像甜甜圈，也与此前科幻电影《星际穿越》科学顾问根据相对论等模拟的黑洞图片相似。“事件视界望远镜”项目专家认为，与理论预测一致，这也证明拍到的就是黑洞。

此外，此次合作汇集了全球超过200名研究人员的共同努力，项目协调并非易事。

参与

中国发挥了什么作用？

多名中国学者参与观测

在“事件视界望远镜”项目中，中国科学院天文大科学研究中心（国家天文台、紫金山天文台和上海天文台）参与了位于美国夏威夷的东亚JCMT望远镜对黑洞的观测，多名中国学者是此次黑洞照片相关论文的作者。

不过，中国天文学界清醒地认识到目前的“参与者”角色。中国科学院国家天文台副台长薛随建指出，这次“算是重在参与”，但为在相关科研领域“机制性参与国际合作组织、逐渐发挥越来越重要的作用，做出了良好的示范”。

毫无疑问，“在中国科学界参与的三十米望远镜（TMT）等其他重大国际项目中，那些可预期和不可预期的重大发现将更加激动人心，”薛随建在接受新华社记者采访时说。

太空可能是中国未来能发挥更多作用的地方。今后要拍摄更好的黑洞照片，就需要比地球还大的望远镜，这就需要走向太空。

中国科学院上海天文台研究员路如森说：“作为长期深度参与"事件视界望远镜"国际合作的中国研究人员，我觉得这张黑洞照片是科学共同体的努力结果。科学对人类发展至关重要，人类的科学共同体也是人类命运共同体的重要组成部分。”（据新华社）

黑洞三大种类

恒星级质量黑洞

（几十倍至上百倍太阳质量）

超大质量黑洞

（几百万倍太阳质量以上）

中等质量黑洞

（介于两者之间）

“洞”悉

黑洞是个

什么“洞”？

严格来讲，黑洞并不是个“洞”，而是宇宙空间内存在的一种特殊天体。根据理论推算，银河系中光恒星量级的黑洞就有上千万个。

“洞”察

1783年

首次提出

在万有引力定律提出约百年后，英国科学家约翰·米歇尔在1783年首次提出，可能存在引力强大到连光线也无法逃离的“暗星”。

1915年

爱因斯坦“预见”

爱因斯坦提出真正“预见”黑洞的广义相对论。但其实，就连爱因斯坦也曾经不相信黑洞真实存在。不过，科学界确实利用广义相对论计算得出，在宇宙中存在这样的天体。

20世纪60年代

有了“名字”

美国天体物理学家约翰·惠勒首次将“黑洞”作为一个科学术语提出，这个词象征着它的黑暗和神秘。

此后，科学界不断收获关于黑洞的研究成果。迄今，黑洞的存在已得到多数天文学界和物理学界科研人员的承认。

2015年

明确存在

引力波探测项目为黑洞的存在提供了明确证据。

（据新华社）

黑洞的前世今生

1

黑洞最初其实是一颗衰老的巨大恒星。

2

有资格称为黑洞的恒星，质量要达到太阳的数十倍以上。

3

恒星发光发热靠的是内部的核聚变，但恒星中心的“燃料”毕竟有限，也会消耗。

4

恒星内部能量不足，无法支撑起外壳的重量，在外壳重压之下，恒星内核开始塌缩。

5

最终所有物质缩成一个体积接近无限小，而密度超大的点，这便是奇点。

6

奇点质量极大体积极小，会形成强大引力场（看起来像是一个黑色的“势力范围”），吸收周围物质，就连光也会被吸进去。

7

这个“势力范围”就被称作黑洞的半径或事件视界。

8

至此，黑洞已经产生。刚诞生的“婴儿黑洞”如饥似渴，开始将体积较小的恒星的气体撕扯到自己身边。

9

这些气体在被黑洞吞噬前，会在事件视界外形成一个环装圆盘，称为吸积盘。

10

当吸积气体过多时，一部分气体会沿着磁场运动，高速喷射强能量物质，这就是喷流，它促进新恒星形成，也能调节星系演化。

11

所以，黑洞连接着恒星的死亡与新生，它像是星系秩序的调节者，虽破坏力巨大，但也孕育生机。

综合人民日报公众号、央视新闻公众号

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