小嘉嘉看世界

太长不看版本：这里耗时时间长最本质的问题是UV覆盖，通过地球自转，不同天线在不同位置构成不同的组合来合成一个UV基线更密集的UV覆盖，得到更好的成像角分辨率。

有一点点射电观测概念的人都知道，射电成像跟相机拍摄最本质的区别是，每个射电天线收集的是电磁波的相位和强度，经过数字处理得到的最终图像，而不是经过折射光学系统成像的。

先是两个天线在一起可以组成一个信号，其信号相乘求平均给出干涉强度，在傅里叶变换的角度看，这就是波数空间（UV space）里的一个点，然后很多天线组合起来可以构成很多个点。UV覆盖越密集，最后还原射电成像的失真度就越小。

所以，给黑洞拍照动用了很多世界各地的天线一起来做这个事情：

但是，即使是这样，UV覆盖还是很稀疏：

全球也就那么几个地方有，构成的UV覆盖还是很稀疏，得不到高密度的UV覆盖，就得不到好的成像空间分辨率。

所以这里需要的方法是用地球的旋转来增加UV覆盖，这里有一个假设就是在两年内这个黑洞不发生变化。在这种情况下在地球自转的不同时间采样结合起来可以得到一个更加密集的成像结果。

比如上面这张图，一种颜色代表一个天线，对应的UV采样位置，这一串串有颜色的点就代表了在地球自转过程中的采样对应的UV位置。

可以发现，这样一来，UV覆盖变得密集了很多。

所以一些大的射电观测项目都是要执行一段时间的，不是因为目标太昏暗，不是因为天线不够灵敏，是因为想得到一个更好的UV覆盖好在傅里叶变换的时候可以有个更好的基函数。

当然另外一个原因也是因为小，从这个图片可以直观的体会一下，它和我们日常观测到的天体之间的区别。

结

长时间观测叠加地球转动带来的附加UV覆盖是这个任务持续年量级时间的原因

题外话

看了其他各位的回答，让我觉得甚是惊讶，甚至没有一个说道点儿上的，还有科学类优质回答者大V说黑洞太暗了需要想按住单反B们一样多拍一会儿。

现在很流行强答吗？

不懂射电成像原理就拿单反拍照来类比？类比也不是这么个类比法呀。

太暗了对应单反里是信噪比不好，捕捉不到信号。

这里信噪比根本不是问题。

Pjer地学天文

在回答问题之前，我首先说一句，这张黑洞图片得来不易，很不易

那么，这张照片为什么要冲印两年呢，其实这张照片不是冲印了两年，而是各项数据汇总，统计了两年。首先从观测角度来说，吸积盘的直径只有40微角秒，相当于从地球上测量月球表面一个苹果的直径，这个当时在发表会上大家也听到了这个比喻，其实要比这个还难……因为一个苹果不会有那么大的引力，光线都难以逃脱……观测角度很难

第二个问题就是数据问题，数据同步，包括观测角度同步都是很关键的，大家知道这次观测不是一个机构或者一个望远镜完成的，而是由200多名研究人员组成的世界科学家团队完成的非凡的成就。采用的是一个横跨全球的射电望远镜网络，也就是说捕捉到它需要八个地面射电望远镜在全球范围内共同工作，就好像整个地球是一架望远镜。

他们的综合观测能力之前已经在两个黑洞上用过了，其中一个就包括我们银河系中心的人马座A*黑洞，观测黑洞所需要的这些数据太多了，不可能通过互联网传输，所以团队成员必须把他们的数据带到世界各地的硬盘上。经过两年的分析，EHT团队才利用数据整合出图像。

通过将分散在南极洲和欧洲的8个望远镜的结果结合起来，Dempsey博士（最早提出世界望远镜结合观测理论的成员）和她的同事们可以制造直径9000公里的虚拟望远镜，几乎就要和地球一样大了，这就使其成为世界上最大的望远镜。

不过，想要使这个全球望远镜观察同步起来又是一个巨大挑战。操作人员必须知道这些望远镜中每一台信号的时间，还需要精确到十亿分之一秒，这样才可以确保他们都在同时观察同一个物体。这些地点包括夏威夷和墨西哥的火山、亚利桑那州和西班牙内华达山脉、智利阿塔卡马沙漠和南极洲等。

另外，这次观测还需要和太空机构合作，美国宇航局钱德拉X射线天文台、核光谱望远镜阵列(NuSTAR)和NeilGehrelsSwift天文台也加入了观测阵列，欧空局还有加拿大，包括我国天文台也都鼎力支持才出来这样的一张数据图像。

这八个观测站包括

位于夏威夷莫纳凯亚天文台CSO的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜（JCMT）

墨西哥沃尔恩山脉的大型毫米望远镜Alfonso Serrano（LMT）

加利福尼亚东部毫米波天文学（CARMA）光学观测组合阵列

基特峰国家天文台（KPNO）的两台射电望远镜，位于亚利桑那州图森市南部。

亚利桑那州南部亚利桑那州无线电天文台（ARO）亚毫米望远镜（SMT）

位于智利北部的欧洲南方天文台（ESO）阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）

西班牙南部30米望远镜，由毫米射电天文学研究所（IRAM）运行。

阿蒙森-斯科特南极站的南极望远镜（SPT）

观测结束后，每一个观测站的科学家会把数据送到两个集中数据中心，也就是马克斯·普朗克射电天文学研究所和麻省理工学院。研究所的超级计算机是“Aterui II”，这项研究得到了JSPS Kakenhi Grant号JP18K13594，NINS国际科学基础，网络形成项目（授予号01421701）和JICFU的支持。

本研究利用NAOJ超级计算机Aterui II(Cray XC 50)还需要对黑洞周围的相对论辐射传输进行模拟和去噪声等工作处理。Aterui II理论上的最高性能为3.087 Pflops。

所以这次观测不仅处理了无数数据，更有各国天文台和八大观测站，几百位科学家的空前合作，慢工出细活，每一个步骤都需要小心谨慎。

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宇宙与科学

第一张真实的黑洞照片来相当来之不易，早在2017年4月份就已经完成拍摄，但直到今天，过了整整两年，才有了第一张的照片。这其中过程非常困难，即便以超级计算机来处理，也需要非常漫长的时间。

为了拍摄到位于五千多万光年之外的超大质量黑洞，需要分布在全球的8个天文台的射电望远镜同时对目标进行拍摄。通过干涉技术，可以使射电望远镜的等效直径达到地球直径，从而有能力分辨出遥远黑洞的事件视界。

虽然实际的观测时间只有五天，但产生了海量的观测数据，相当于大型强子对撞机在五年内产生的数据。如此庞大的数据量，甚至都无法在线传输。为此，天文学家只能把数据记录在硬盘中，然后再送到两个独立的数据中心——马克斯·普朗克射电天文学研究所和麻省理工学院。在那里，数据被超级计算机分别进行独立处理。

数据量不但极其庞大，而且处理起来还极其麻烦。因为环绕黑洞运行的气体运动非常复杂，没有现成的工具可以进行处理。另外，超级计算机还要校准不同望远镜接收到信号的时间差，而这又是一项庞大的工程。

总之，对于黑洞的数据处理是前所未有的。即便在超级计算机的辅助下，仍然需要两年的时间才能把第一张黑洞照片“冲洗”出来。

虽然耗费了两年的时间，但最终得到的真实黑洞照片可能并非人们想象的那么壮观。但不管怎样，这张真实黑洞照片的意义十分重大，这能直接证明黑洞存在，并且又一次十分严苛地检验了爱因斯坦的广义相对论。

火星一号

个人观点：

在这次发布的照片，拍摄的是巨大黑洞人马座A*和M87星系的黑洞，简单来说，一台望远镜看不清楚的东西，我用几台望远镜看，把看到的图像一对比就可以看到更加精细的图案。这样的工作需要很多的天文台同时观看才可以拍摄的。事实上，这次拍摄黑洞，一共动用了全球八个天文台，当然了，由于真实望远镜的口径就那么大一点点，就好像我们拍照片遇到比较模糊的场景只能延长曝光一样，为了让天文望远镜能够看见更多黑洞的无线信号可不是按一下快门黑洞就拍到了，而是要依据长时间的追踪和大量的数据采集才拍到的。从这八个天文台获得的数据里面，用刚刚提到的“甚长基线干涉”技术当中恢复出黑洞的样貌来，那就真的要靠科学家们一点点的尝试了。毕竟从理论到现实，中间需要进行大量的测试，有些时候可能是一个小数点点差错就会搞不清楚，甚至获得的图像乱七八糟。也许在分析的时候，还要用上超级计算机，普通电脑的计算根本就不够看。

结语：这次可是全球关注的重大事件，相关的科学团队是非常注重的。照片出来还要跟之前推测的黑洞的数据进行比照，在跟全球的科学家先私下里分析“这张照片有没有拍错，符不符合之前的推断”说不定不符合还要重新拍呢！两年获得这么完美的一张照片，时间真的不长！下面分别是第一张和第二种黑洞照片

顾老头吖

北京时间4月10日21时，“事件视界望远镜”（Event Horizon Telescope, EHT）项目公布了人类历史上首张黑洞照片。该项目观测核心是银河系中心黑洞人马座A*和M87*椭圆星系中心黑洞，此次发布的是后者的黑洞图像。

要想观测遥远的黑洞，依靠已有的任何单个望远镜都远远不可能实现。因此，科研人员将分布在全球各地的8个射电望眼镜联合起来，组成一个口径相当于地球最大直径的大型虚拟望眼镜，同时对黑洞进行观测。

参加观测的8个VLBI台站 来源：EHT

这些望远镜分别是：南极望远镜（South Pole Telescope）；智利的阿塔卡马大型毫米波阵(Atacama Large Millimeter Array，ALMA）；智利的阿塔卡马探路者实验望远镜（Atacama Pathfinder Experiment）；墨西哥的大型毫米波望远镜（Large Millimeter Telescope）；亚利桑那州的（Submillimeter Telescope）；夏威夷的麦克斯韦望远镜（James Clerk Maxwell Telescope，JCMT）；夏威夷的亚毫米波望远镜（Submillimeter Array）；西班牙毫米波射电天文所的30米毫米波望远镜。它们多数都是单一望远镜，也有望远镜阵列，比如ALMA望远镜是由70多个小望远镜组成。

为什么中国没有参与观测？

中国的望远镜并没有直接参与到此次观测中来。广为人知的FAST天眼望远镜也没有参与观测。此次观测的是波长1MM的电磁波，而FAST比较擅长观测0.3M左右的中子星射电波段，因此在波段上并不合适；另外，亚毫米波光子很容易被大气中的水蒸气所吸收，所以视界面望远镜都位于海拔比较高而且干燥的地方。此次观测的主要选手是位于智利沙漠的阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA），这就确定了周围的望远镜须在以此为中心的西半球范围内。

但在前期联合观测（2017年3-5月的全球联合观测）中，上海65米天马望远镜和新疆南山25米射电望远镜作为东亚VLBI网成员共同参与了协同观测，为最终的M87*黑洞成像提供了总流量的限制。

为什么两年才完成照片？

处理和分析海量数据也需要极长时间，各个站点收集的数据都被汇集到美国和德国两个数据中心，计算机集群要对数据时间进行合并和分析，缺失或模糊的部分，还需要科学家进行拼图完善。

为达到极高分辨率，包括中国科学院下属的天文台机构和高校在内的全球13个研究机构都参与进来，开展了大量的研究、校准工作。这个过程中涉及数据量之多，处理难度之大都是前所未有的。即使现在的数据处理能力已经非常强大，这张照片还是花费了近两年时间才最终面世。

中国大百科全书数据库

主要是因为又远又小又暗又不稳定。

首先，我们来聊一下这次发布的这张照片所拍摄的黑洞是哪个。

它被叫做M87，离太阳系大概有5500万光年。它的体积是太阳的680万倍。

如果按照比例进行缩放，拍摄这个黑洞就好比一个人在地球上给月球上的一个橘子拍照。这还不够难么？

望远镜口径不够

所以，其实这个难度极其高，用我们现在最牛的望远镜都无法做到。望远镜的局限在于口径，我们国家的FAST射电望远镜的口径有500米，但还是远远不够的。

所以就需要采用联合拍摄的方法，望远镜和望远镜之间的距离只要足够的远。这个效果就相当于把一个望远镜的直径夸大了上万倍。我们看到望远镜的地理分布，可以知道最北的在格林兰岛，最南的在南极。

也就是说，这样一组合，就相当于从一个口径从格林兰岛到南极这么宽的望远镜在拍摄。很难理解对不对？

我们可以这么想，假设有个镜子，它有地球这么大，这时候你把它打碎。破碎之后的镜片其实还是可以成像的，其实这些射电望远镜就相当于分散在各处的镜子碎片，如果把它们都对准要拍摄的物体，其实也能够把物体的像还原。

能拍摄的时间很短

这次EHT项目一共有8个望远镜组合，它可以观测的窗口期只有10天的时间。因为只有这几天角度才比较好。但是要知道望远镜属于宝贵的资源，全球的天文学家们都在抢夺，所以最后8个望远镜能够同时使用的时间是远小于10天的。

地理位置的差异

还有，望远镜的地理位置不同，电磁波到底不同站点的时间是有差异的，大概在几纳秒的样子，所以最后在汇总数据的时候，还要把这微小的延迟也考虑进去，使得数据能够同步才行。

数据量庞大

除此之外，这个观测工作量奇迹庞大，每天产生的观测数据大概有2000TB，相当于2000台普通家用的电脑的硬盘数据量的总和。

每次收集到数据之后，需要用超级计算机进行计算，大概要一年左右才能出结果。

这次这张照片是2017年4月份拍摄的，花了整整两年才洗出来，可以说是相当珍贵。

所以说，拍这张照片的难度真的不是一般的难。

钟铭聊科学

从这八个天文台获得的海量数据里面，如何用刚刚提到的“甚长基线干涉”技术应用到其中，恢复出来黑洞的样貌出来，那就真的是要靠科学家一点一点尝试了，毕竟从理论到现实，中间需要进行大量的试错，有些时候可能一个参数设定差了一点点就会模糊不清，甚至于获得的图像南辕北辙，也许在分析的时候，还要用上超级计算机这样的大家伙。

多原始观测数据，其实有用的数据并不多，很多都是噪声。为了过滤无用的信息，本身就要花费很多时间。然后还要对有效数据进行分析，并重构出真实的照片。花费两年的时间。

福建小冯

彭晓韬

此次拍摄黑洞的是一个虚拟射电望远镜，名为事件视界望远镜，它由分布在智利、夏威夷、亚利桑那、墨西哥、西班牙和南极的射电望远镜集合而成，不同的纬度造成了对黑洞射电信号接收的不匹配，因此最后的数据还将进行一次漫长的整理才行。

银河系中心黑洞人马座A*和5500万光年外的M87星系黑洞是事件视界望远镜观测的主要目标，昨晚公布的是M87星系中央的巨型黑洞，虽然它的样貌在很多人看来都平平无奇远不如电影里来的震撼，但这可是人类文明获得的第一张黑洞照片，拍摄结果和之前理论预测基本一致。

视界事件望远镜真正的观测时间只有五天，2017年4月份完成数据观测后，碍于互联网传输速度的限制只能用飞机把分布在全球的硬盘送到美国麻省理工和欧洲马普学会，时间都耗费在了数据整理和计算机处理阶段。

宇宙探索未解之迷

谢谢“小嘉嘉看世界”的信任和邀请。

黑洞这话题也算是研究过，写过一些入门级别的文章，碰巧也是一个喜欢摄影的，当然了，我这两方面水平都不高，能力也有限得很。就这个问题只能是跟您探讨一下，如果有不当的地方，还请见谅。

先说说我的理解吧，不是因为大，恰恰是因为小，需要更长的曝光时间。

如果让我们来拍摄这个黑洞我们就需要做一些准备，包括了解被摄对象和选择合适的器材。当然了，这次拍摄要比咱们普通摄影更复杂，不是一个照相机就行了的。但咱们还是按照这个流程来看看应该怎么去拍。

我们先来了解一下这个被摄物体——黑洞的基本情况：这次科学家们要拍摄的位于半人马座A M87星系黑洞是位于M87星系的一处巨大黑洞，距离我们太阳系约5000万光年。其体积巨大，是太阳的680万倍，足以吞噬整个太阳系。是不是看上去是很大的样子？然而，跟5000万光年的距离比起来，就是一个非常微弱的小点点了。这个小点点有多小呢：10个角秒。一个圆周有360度，1度有60角分，1分有60角秒。我们人的眼睛能识别的两条线的最小距离是0.01度，而这个10角秒为10/3600=0.0028度，这意味着，这么大的一个黑洞，在5000万光年之上是我们用肉眼不能识别的一个小点。必须用望远镜才能观测到。这个比例基本上等于我们人类站在地球上，去看月球上一颗葡萄的感觉。

而且由于引力非常大，我们要拍摄黑洞的内部（视界以内）是不可能的。我们能拍摄到的是它的吸积盘。这个吸积盘就是被黑洞巨大引力场俘获的很多的星际物质。这些物质在引力的作用下会发出各种粒子（光），我们能拍到的东西实际上就是这个。

好了，我们从上面了解到我们要拍摄的对象了，接下来要选择用什么样的器材去拍摄它。这是最让人脑袋痛的事情，为啥，它太小了，咱们得找个大大大大口径的镜头去拍它。多大呢？最大也只能是地球直径的镜头，再大了地球装不下。

好吧，这么大的镜头肯定是没有的。那怎么办，科学家的办法就是虚拟出来一个。怎么虚拟的呢？通过把地球上的多个望远镜给连接起来。这样就能使这个镜头的孔径接近地球的直径大小。

可以说，科学家为了这次摄影真的是拼了。

现在镜头有了，就需要选择机身。机身的选择跟我们用的照相机情况类似，那就是后面用什么感光器件。可见光是不行的，因为我们跟M87黑洞之间会有很多的星云和尘埃，这些波长太短的光过不来。我们这个相机能接收到的就是一些波长比较长的电磁波。我们现有的能捕获长波的大型抛面天线最大直径为305米，科学家就是利用这些射电望远镜组成机身的感光部分。

现在，镜头和机身我们都有了，要根据实际情况拍照了。怎么拍呢？其实这里面还有几个大问题需要解决。

第一个困难，虚拟相机之间的时间同步问题。我们地球是一个球面，这些相机上的像素点，不在同一个平面上。遥远的M87黑洞吸积盘发出的光落到相机上就不是一个面上的，为了合成为一个平面波的图像，就必须要在时间上同步，然后在同一个面上去合并。

第二个困难，由于地球和月亮之间的关系，我们地球相当于在不停的振动，上哪找个稳定的三脚架啊。这个问题我也是很好奇的。我能想到的就是，增加快门速度，解决大相机的防抖问题。

第三个困难，太暗了。如何去拍摄一个亮度极低的物体呢？老郭能想到的也就是依靠长时间曝光或者是B门（单反里的），然而这就跟第二个困难相矛盾。本来都够模糊了，机身还在振动，还想不想好好的拍照了。所以，解决这个问题其实还有一个办法，就是正片叠底。嘿嘿，熟悉PS的同学都了解这个技术吧。对，就是把多次曝光的照片叠加在一起，增加亮度。

通过上面这些复杂的手段，可以看出，我们需要调试地球直径那么大一个镜头和机身，然后通过多次的曝光，再利用技术来合成照片，这里面需要两年时间也就不足为奇了。而且还可以预见到，恐怕这张照片的清晰度，不会那么理想。各位小伙伴不要期望值太高啊，具体怎么样今晚即将揭晓，让我们准备好一杯红酒，怀着激动的心情，共同进入倒计时，迎接那一刻的到来吧。

#人类首张黑洞照片#

關鍵字: 不同 冲印 科学