汪诘 科学有故事 今天
一说起黑洞，在你的脑子中首先会浮起的是什么形象呢？我估计大多数人跟我一样，会有一个逐渐演变的过程。最早的时候，我脑子中的黑洞形象是这样的：
后来，电影《星际穿越》2014年上映后，我脑子中的黑洞形象更新成了这样：
那么，从今天开始，我脑子中的黑洞形象再度更新，是下面这样了：
这就是 EHT 项目刚刚公布的真实黑洞照片。这场发布会是北京时间 2019 年 4 月 10 日晚上 9 点正式开始的，引起发了全球几乎所有大媒体的高度关注。
那这张照片到底是怎么被照出来的呢，我们来了解一下 EHT 的背景。EHT的全称是“事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）”，它实际上是一个跨国的超大望远镜阵列，成立于 2012 年，成立后，全世界很多大型的射电望远镜都加入了进来。现在已经成长为由 30 多所来自 12 个国家的研究机构参与的国际合作组织。2017 年 4 月，位于全球 6 个地区的 8 台射电望远镜首次进行了为期 10 天的全球连线观测，这次的观测目标是银河系中心的超大质量黑洞，天文学家们希望通过这次观测获得人类历史上首张真实的黑洞剪影照片。
为什么说是剪影呢，因为黑洞本身不发光，我们能接收到的其实是黑洞周围的不可见光，也就是 1.33 毫米波。朝着黑洞落下的气体会被加热到数十亿度的高温
使得事件视界看上去就像是“剪影”
爱因斯坦的理论能预测这个剪影的尺寸和形状
观测剪影的最佳波长约为 1 毫米
气体在这个波段辐射最明亮
而且毫米波也可以从银河系的中心直达地球的望远镜
接近黑洞时 光波看上去就像是池塘里的圆形涟漪
但当它们抵达地球时 基本上已经是平面状的了
为这样的黑洞成像需要口径像地球一样大的望远镜
EHT 利用世界不同地点的射电望远镜来模拟这个效果
每一台射电望远镜都收集并记录
来自黑洞附近的无线电波信号
这些数据集合起来构成了事件视界的图像
计划要成功就需要所有的射电望远镜都在时间上同步
为了帮助你理解
我们用光学望远镜的镜面来作比喻
想象一下 全球各地的望远镜组成的 EHT 网络
是一个巨大的抛物面镜
镜面有一些弧度
当平行光进入盘面时
会在特定的角度反射并同时到达焦点
当 EHT 的每个观测点都在时间上同步时
它们的观测数据随后就能得到完美的修正
这与利用镜面修正收集到可见光的方法相同
如果镜子的表面不稳定
比如说振动
反射光就无法完美聚焦
For the EHT,
对 EHT 而言
不稳定的信号就如同不稳定的镜面
为了保证稳定性
EHT 使用了每数亿年只会误差 1 秒的原子钟
因为观测期间记录到的数据过于庞大
所以不可能通过网络传输
EHT 的数据被记录在硬盘上
这些硬盘寄回数据中心后再进行处理
在那里 一台超大型计算机负责汇总来自所有地点的数据
矫正数据 抵消光波到达每个望远镜的时间差
得到的数据可以用来制作放大率极佳的影像
随着加入 EHT 的射电望远镜数量越来越多、分布越来越广
事件视界的图片也将变得越清晰
经过 2 年的数据处理，我们终于得到了这张来之不易的照片
当画面最终定格的时候，我脑子中反应出来的第一句话就是：哇塞，还真是有一个洞啊，爱因斯坦又胜利了。特别请大家注意的一点是，这次公布的黑洞照片并不是此前外界普遍认为的银心的黑洞照片，而是距离地球 5350万光年之外的 M87，也就是室女A星系中心的黑洞。你们想一想啊，在距离我们如此如此遥远的地方，在一个巨大的星系的中心，我们用射电望远镜拍摄到了一个纯黑的球形，而这个形状与 100 多年前一颗人类大脑中想出来数学公式的计算结果一致，这难道不能让你对人类的智慧感到自豪吗？
就像2016年引力波的大新闻出来后，一下子就勾起了无数人了解爱因斯坦和广义相对论的兴趣。这次黑洞的照片公布，我相信，也一定勾起了大家对黑洞的兴趣，我有一个科普节目叫《真假世界未解之谜》第二季，在这个节目中，我用了三集详细讲解了黑洞的前世今生、黑洞的内部有可能会是怎样还有霍金与黑洞的故事等等。我觉得要了解黑洞，对于一个普通人来说，看完这三集节目就够了。下面我给大家选取其中的一段播放一下：
大家可以在微信小程序“科学声音”中找到有专门讲黑洞的《真假世界未解之谜》第二季。
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