一百多年前
愛因斯坦發表了廣義相對論
最先預言了黑洞的存在
2019年4月10日21：00
我們或將成為
第一批“看到”黑洞的人類
（觀看直播請在文末詳細瞭解）
或許你會有些驚訝
天文學家不是早就公佈了一大堆黑洞的照片嗎
比如像這樣的
或者是這樣的
但很遺憾，這些都不是黑洞真正的樣子，只是藝術家們通過想象繪製出來的黑洞藝術概念圖。
下面這張圖或許是大家最熟悉的黑洞形象——相對論物理學家基普·索恩為2014年上映的影片《星際穿越》設計的黑洞形象：“卡岡圖雅”，深不見底的黑色中心與明亮立體的氣體圓環。
這是電影《星際穿越》中的黑洞形象，
周圍的亮環是由氣體構成的吸積盤。
團團們一定很疑惑，
為啥我們想知道黑洞長什麼樣就那麼困難呢？
那我們首先就要搞清楚
什麼是黑洞
根據愛因斯坦1915年發表的引力方程來計算，如果一個天體質量非常大而體積又特別小的話，在它的周圍就會形成時空扭曲的“視界”，一旦進入這個界面，連光都無法逃逸。
但其實早在1783年，英國地理學家、牛頓的“小校友”約翰·米歇爾就已經意識到：一個緻密天體的密度可以大到連光都無法離開。
而在1968年，這種高密度的天體首次被美國天體物理學家約翰·惠勒稱作“黑洞”（black hole），並迅速流傳開來。
這也構成了我們今天對黑洞的最基本認識：
吸入所有一切，連光都逃不出來。
換句話來說，這種天體
根 本 看 不 見！
既然看不見
我們怎麼能找到黑洞的位置呢
科學家們可以通過黑洞對周圍天體的影響來間接觀察它的存在，尤其是它巨大的引力造成的時空扭曲，就像可以通過觀測月亮的軌道和速度來間接推測地球的質量。
而且，黑洞周圍會存在一些發光的現象，比如黑洞在吃掉周圍的恆星時，會將恆星的氣體撕扯到身邊，形成一個旋轉的吸積盤。
黑洞有時候也會“打嗝”，一部分吸積氣體會沿轉動方向被拋射出去，形成噴流。
吸積盤和噴流都會因氣體摩擦而產生明亮的光線，以及其他頻段的輻射，以供我們觀測。
1978年，天體物理學家讓·皮埃爾·盧米涅給出了黑洞視界的第一幅圖像。當然，這不是一張真正的照片，而是他利用自己的數學知識和相關技術以及60年代的一臺IBM 7040穿孔卡片計算機對黑洞景象進行的電腦模擬。
（天體物理學家讓·皮埃爾·盧米涅筆下的黑洞）
利用電腦模擬產生的數據，盧米涅用鋼筆和印度墨水在底片上描繪黑洞，整個過程就像是一臺人體打印機。這幅模糊的圖像展示了觀察者靠得足夠近時看到的一個扁平盤內物質墜入黑洞的景象。
我們用什麼設備來給黑洞拍照呢
從17世紀初人類發明望遠鏡至今，天文望遠鏡的口徑越來越大，從最早的2.5釐米口徑，到目前最大的10米口徑光學望遠鏡，還有我國“天眼”工程的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），這些望遠鏡無一不凝結了人類的智慧，甚至代表了人類社會的最高科技水平。
（位於貴州省的FAST航拍圖）
然而，要想觀測遙遠黑洞，依靠目前任何單個望遠鏡都遠遠不夠。
因為它們離我們實在太遠了。
比如這次即將公佈的人馬座A*黑洞和星系M87中心黑洞，最近的距離我們至少2.5萬光年。
雖然人馬座 A*黑洞的質量大約相當於400萬個太陽，所對應的視界面尺寸約為2400萬公里，相當於17個太陽的大小，但因為它距離我們實在太遙遠了，所以我們採用單一手段來觀測的效果，恐怕相當於在晴朗的夜晚站在陽臺上去看月球表面的一個橘子，或者在北京看清上海一顆高爾夫球上的小坑。
因此，在過去10多年時間裡，麻省理工學院的科學家們聯合了其它研究機構的科研人員，開展了激動人心的“事件視界望遠鏡”（EHT）項目。
2017年4月，由世界各地8個天文臺的亞毫米射電望遠鏡組成的虛擬望遠鏡網絡“事件視界望遠鏡”發力，對銀河系中心黑洞人馬座A*和星系M87中心黑洞展開觀測。
觀測結束之後，大型計算機集群再對各個站點收集的數據進行合併與分析，期間耗時2年多，從而產生黑洞的圖像，也就是我們今天晚上21：00即將看到的第一張“黑洞照片”。
EHT的“八隻眼睛” 位於美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極，這8個射電望遠鏡有單鏡、也有望遠鏡陣列，聯合起來能夠“拼成”一個與地球直徑一樣大的虛擬望遠鏡。它們向選定的目標撒出一條大網，撈回海量數據，為我們勾勒出黑洞的模樣。
真正的黑洞會是什麼樣子的呢
今天即將公佈的這張黑洞照片，可能會像電影畫面一樣壯觀絢麗，也可能只有幾個模糊的像素點，但不管怎麼樣，這張得來不易的照片和EHT項目都意義非凡，這是人類在黑洞觀測史和科學發展史上邁出的重要一步。
我們即將成為
有史以來第一批“看見”黑洞的人類！
觀看直播
今晚21:00
我們不見不散！
素材來源 | 科普中國、央視新聞、國家空間科學中心、北青網
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