自從1783年喬恩·米歇爾在給英國皇家學會的一封信中首次提到黑洞以來，它就吸引了科學家、作家、電影製作人和其他藝術家的想象力。也許部分的吸引力在於這些神秘的東西從來沒有真正被“看到”過。但現在這種情況可能會改變，因為一個國際天文學家團隊正在連接地球上的許多望遠鏡，希望製造出有史以來第一張黑洞圖像。
黑洞是一種空間區域，其中的引力非常強大，任何東西——甚至光——都無法逃脫。1915年，卡爾•施瓦茲柴爾德用數學方法預測了它們的存在，作為愛因斯坦廣義相對論中提出的方程的解。
幾十年來，天文學家一直有間接證據表明，超大質量黑洞——比我們的太陽大100萬到10億倍——位於大質量星系的中心。這是因為他們可以看到圍繞星系中心旋轉的恆星受到的引力。當週圍星系環境的物質過量時，它們也會噴射出可探測到的羽狀物或等離子體噴流，以接近光速。去年，LIGO的實驗提供了更多的證據，因為它發現了由兩個中等質量黑洞在數百萬年前合併而成的時空漣漪。
雖然我們現在知道黑洞的存在，但關於黑洞的起源、演化和對宇宙的影響的問題仍然是現代天文學的前沿問題。
在天空中捕獲一個小點
2017年4月5日至14日，事件視界望遠鏡背後的團隊希望通過嘗試拍攝有史以來第一張黑洞事件視界的圖像(理論預測任何東西都無法逃脫)來檢驗黑洞物理學的基本理論。通過連接全球射電望遠鏡陣列在一起形成的一個巨大的地球大小的望遠鏡——使用一個稱為甚長基線干涉測量法和Earth-aperture合成的技術,科學家們將窺視我們銀河系中心的黑洞,是比我們的太陽大4 m倍-人馬座a * -潛伏。
射手座A *。這張照片是在美國宇航局的錢德拉X射線天文臺拍攝的。橢圓表示輕微的回聲
天文學家知道在黑洞周圍有一個由塵埃和氣體組成的圓盤。在黑洞的引力場中，這種物質發出的光的路徑會被扭曲。它的亮度和顏色預計也會以可預測的方式改變。天文學家們希望通過視界望遠鏡看到的是一個明亮的新月形狀，而不是一個圓盤。他們甚至可以看到黑洞活動視界的陰影在明亮的閃光漩渦物質的背景下。
在南極、智利、夏威夷、西班牙、墨西哥和亞利桑那，這個陣列連接了9個遍佈全球的觀測站——一些是獨立的望遠鏡，另一些是望遠鏡的集合。“虛擬望遠鏡”已經開發多年，這項技術已經經過測試。然而，這些測試最初揭示了有限的靈敏度和角度分辨率，不足以探測到到達黑洞所需的尺度。但是，增加敏感的新望遠鏡陣列——包括智利的阿塔卡馬大毫米陣列和南極望遠鏡——將給該網絡帶來急需的能量提升。這就像戴上眼鏡，突然能從迎面而來的汽車上看到兩個前燈，而不是一團模糊的光。
阿塔卡馬大毫米亞毫米陣列ALMA夜間麥哲倫雲下
黑洞是天空中一個緊湊的光源——它的光學波長(我們能看到的光)被大量的塵埃和氣體完全擋住了。然而，具有足夠分辨率並能在更長時間內工作的射電毫米波波長的望遠鏡可以透過這個宇宙迷霧進行觀測。
任何一種望遠鏡的分辨率——可以識別和測量的最細微的細節——通常被引用為一個小角度，與一個物體的大小與其距離之比相對應。從地球上看，月球的角度大小約為半度，即1800弧秒。對於任何望遠鏡來說，孔徑越大，可以分辨的細節就越小。
單個射電望遠鏡（通常具有100米的孔徑）的分辨率大約為60弧秒。這與肉眼的分辨率和滿月的表觀直徑的六十分之一相當。但是通過連接許多望遠鏡，事件地平線望遠鏡將達到15-20微秒（0,000015弧秒）的分辨率，相當於能夠在月球的距離處窺探葡萄。
有什麼危險
雖然以這種方式連接許多望遠鏡的做法是眾所周知的，但視界望遠鏡仍面臨著特殊的挑戰。網絡中每個工作站記錄的數據將被送往一箇中央處理設施，在那裡超級計算機將仔細地組合所有數據。每個地點的不同天氣、大氣和望遠鏡條件都需要對數據進行細緻的校準，以便科學家能夠確定他們在最終圖像中發現的任何特徵都不是人工製品。
如果成功，用與黑洞視界相當的角度分辨率成像黑洞內部的物質，將開啟黑洞研究的新時代，並解決許多大問題:視界是否存在?愛因斯坦的理論是否適用於這個極端強引力的區域，或者我們需要一個新的理論來描述如此接近黑洞的引力?另外，黑洞是如何被餵食的，物質又是如何被噴射出來的?
甚至有可能拍攝到附近星系中心的黑洞，比如位於我們本地星系團中心的巨大橢圓星系。
最終，數學理論和深刻的物理洞察力、全球國際科學合作以及前沿實驗物理和工程領域卓越而持久的長期進步，將使揭示時空的本質成為21世紀初科學的一個決定性特徵。
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