天文學家捕獲首張黑洞照 央廣網發 事件視界望遠鏡合作組織提供
據悉，人類歷史上首張黑洞照片於4月10日在中國上海和臺北、比利時布魯塞爾、智利聖地亞哥、日本東京和美國華盛頓全球六地同時對外發布，這是人類首次通過圖像直觀的看到黑洞。本次發佈的黑洞圖像為室女座星系團中超大質量星系Messier 87中心的黑洞，該黑洞距離地球5500萬光年，質量為太陽的65億倍。
黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言存在的一種天體，它具有的超強引力使得光也無法逃脫它的勢力範圍，這個勢力範圍稱作黑洞的半徑或稱作事件視界。中科院上海天文臺臺長沈志強介紹，事件視界望遠鏡（EHT）由全球200多位科學家共同合作，分佈在全球的8個射電望遠鏡組成觀測陣列，通過一個口徑如地球大小的“虛擬”望遠鏡來捕捉黑洞圖像。
黑洞的存在以極端的方式影響著周圍的環境，讓時空彎曲，並將周圍的氣體吸進來。在此過程中，氣體的引力能轉化成熱能，因此氣體的溫度變得很高，會發出強烈的輻射。“如此一來，黑洞就像沉浸在一片類似發光氣體的明亮區域內，我們預期黑洞會形成一個類似陰影的黑暗區域。這正是愛因斯坦廣義相對論所預言的，可我們以前從未見過。”EHT科學委員會主席、來自荷蘭拉德堡德大學的海諾·法爾克解釋。“這個暗影的形成，源於光線的引力彎曲和黑洞視界對光子的捕獲。暗影使得我們能夠測量M87中心黑洞的巨大質量。”
根據愛因斯坦廣義相對論的預言，由於黑洞的存在，我們將會看到中心區域存在一個由於黑洞視界而形成的陰影（shadow），其周圍環繞一個由吸積或噴流輻射造成的如新月狀的光環。EHT通過多個觀測校準以及使用不同成像方法，最終形成了一箇中心闇弱的環狀結構，即黑洞陰影。
人類捕獲的第一張黑洞照片發佈 央廣記者傅聞捷 攝
雖然黑洞經常出現在各類科幻電影中，但在這次拍照前，天文學家們只能通過各種間接的證據來表明黑洞的存在。比如，恆星、氣體的運動透露了黑洞的蹤跡。黑洞有強引力，對周圍的恆星、氣體會產生影響，我們可以通過觀測這種影響來確認黑洞的存在。或者根據黑洞吸積物質（吃東西）發出的光來判斷黑洞的存在。也可以通過看到黑洞成長的過程“看”見黑洞。
對黑洞陰影成像將能提供黑洞存在的直接“視覺”證據。除此之外，還可以驗證在強引力場的極端環境下愛因斯坦的廣義相對論，同時細緻研究黑洞周圍的物質吸積和噴流的形成及傳播。“最直接的結論就是愛因斯坦是對的，他的廣義相對論還是經受住了考驗，看到這個圖像不僅證明了廣義相對論，還有我們對黑洞的理解，理論的預言跟我們現在觀測到結果非常一致的。”沈志強表示。
據瞭解，要對黑洞成像，必須要保證望遠鏡足夠靈敏，能分辨的細節足夠小，從而能保證看得到和看得清。滿足這些條件，最好的工具莫過於1967年出現的甚長基線干涉測量（Very Long Baseline Interferometry, VLBI）技術。假定在1毫米波長觀測，一個長度為1萬千米的基線能獲得約21微角秒的分辨本領。目前其工作波段在1.3mm，足以在巴黎的一家路邊咖啡館閱讀遠在在紐約的報紙，並且今後波段有望擴展到更短的0.8mm。
中科院上海天文臺研究員路如森講解黑洞原理 央廣網發 圖來自網絡視頻截圖
參與此次事件視界望遠鏡大型的國際合作項目的科研人員有200多人，其中來自中國大陸的學者有16人。我國科學家長期關注高分辨率黑洞觀測和黑洞物理的理論與數值模擬研究，在事件視界望遠鏡（EHT）國際合作形成之前就已開展了多方面具有國際顯示度的相關工作。在此次EHT合作中，我國科學家在早期EHT國際合作的推動、EHT望遠鏡觀測時間的申請、後期的數據處理和結果理論分析等方面做出了中國貢獻。
“我們已經取得了上一代人認為不可能做到的事情。”哈佛大學及史密松寧學會的EHT項目主任謝潑德·德勒曼表示，“技術的突破、世界上最好的射電天文臺之間的合作、創新的算法匯聚到一起，打開了一個關於黑洞和事件視界的全新窗口。”(記者朱敏 傅聞捷 韓曉餘)
轉自：央廣網
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