作 文 君

北京时间2019年4月10日21时，“事件视界望远镜”（EHT）项目在美国华盛顿、中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔、丹麦灵比和日本东京同时召开新闻发布会，以英语、汉语、西班牙语、丹麦语和日语发布“事件视界望远镜”的第一项重大成果——人类有史以来获得的第一张黑洞照片。不少网友激动地表示：有生之年系列！据介绍，为“冲洗”这张黑洞照片，全球200多位科研人员共同努力，用了约两年的时间。黑洞到底是什么？首张黑洞照片为什么看不太清楚？我们为什么要研究黑洞……关于黑洞，我们有着太多太多的疑问。

黑洞是什么

从广义相对论中诞生的黑洞，一开始只是个存在于理论物理学中的概念。直到 1968 年，美国天体物理学家约翰·惠勒提出了“黑洞”（black hole）一词，它才拥有了真正的名字。严格来讲，黑洞并不是个“洞”，而是宇宙空间内存在的一种特殊天体。黑洞最初是一颗衰老的巨大恒星，有资格成为黑洞的恒星，质量要达到太阳的数十倍以上。恒星发光发热靠的是内部的核聚变，但恒星中心的“燃料”毕竟有限，也会消耗。等到恒星内部能量不足以支撑起外壳的重量时，在外壳的重压之下，恒星内核就会开始塌缩。最终，所有物质缩成一个体积接近无限小，而密度超大的点，这便是奇点。黑洞的几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处，奇点质量极大、体积极小，会形成强大引力场（看起来像一个黑色的“势力范围”），吸收周围物质，就连光也会被吸进去，这个“势力范围”就被称作黑洞的半径或事件视界。至此，黑洞已经诞生。

刚诞生的“婴儿黑洞”如饥似渴，开始将体积较小的恒星的气体撕扯到自己身边。这些气体在被黑洞吞噬前，会在事件视界外形成一个环装圆盘，称为吸积盘，它是科学家定位黑洞的重要依据。当吸积体过多时，一部分气体会沿着磁场运动，高速喷射强能量物质，这就是喷流，它促进恒星形成，也能调节星系演化。所以，黑洞连接着恒星的死亡与新生，它像是星系秩序的调节者，虽破坏力巨大，但也孕育生机。

天文学家们根据质量将宇宙中的黑洞分成三类：恒星级质量黑洞（几十倍至上百倍太阳质量）、超大质量黑洞（几百万倍太阳质量以上）和中等质量黑洞（介于两者之间）。不管从哪种天文学尺度来说，黑洞的个头都极小。到目前为止，我们只确认了二十多个黑洞的存在，此外还有四五十个黑洞候选体。要最终真正确认一个天体是否为黑洞，我们还需要做出更多测量与计算。

什么样的黑洞适合拍照

黑洞周围的景色这么奇特，按理说应该很好定位，为何人类直到现在才为黑洞拍出照片？黑洞阴影和周围环绕的新月般的光环是非常非常小的。在拍照设备能力有限的情况下，要想拍摄到黑洞的照片，毫无疑问，我们希望找到一个看起来角直径足够大的黑洞作为对象。

由于黑洞事件视界的大小与其质量成正比，这也就意味着质量越大，其事件视界越大，因此近邻的超大质量黑洞是完美的黑洞成像候选体。位于人马座方向的银河系中心黑洞Sgr A*和近邻射电星系M87的中心黑洞M87*是两个目前已知最优的候选体。

如何获取首张黑洞照片

要对黑洞成像，必须要保证望远镜足够灵敏，能分辨的细节足够小，从而能保证看得到和看得清。满足这些条件，最好的工具莫过于1967年出现的甚长基线干涉测量（Very Long Baseline Interferometry，VLBI）技术（值得一提的是，该VLBI技术也成功应用于我国嫦娥探月工程的探测器的测定位）。假定在1毫米波长观测，一个长度为1万千米的基线能获得约21微角秒的分辨本领。

但大家可千万别以为，只要VLBI阵列的分辨率足够高，就一定能成功给黑洞拍照。因为，情况没那么简单。如同观看电视节目必须选对频道一样，对黑洞成像而言，能够在合适的波段进行VLBI观测至关重要。观测黑洞视界的最佳波段在1毫米附近。这种事难不倒科学家们，他们提出了“事件视界望远镜”计划，来对黑洞展开观测。

2017年4月，事件视界望远镜（EHT）项目启动，这是一个由全球200多位科研人员共同达成的重大国际合作计划。EHT通过“甚长基线干涉技术”和全球多个射电天文台的协作，构建一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜——事件视界望远镜。EHT的“八只眼睛”分别位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极，这8个射电望远镜有单镜，也有望远镜阵列。科学家们在同一时间，利用不同地方的望远镜进行联合观测，其有效口径尺寸可达到地球直径大小，它们向选定的目标撒出一张大网，捞回海量数据，勾勒出黑洞的模样。

要给黑洞拍照，8个望远镜需能同时观测到黑洞，每年科学家的观测窗口期只有10天左右。此次黑洞视界面的观测只计划了2017年4月5日—10日这5天，其中两个晚上对银河系中心黑洞Sgr A*进行了观测，剩下的时间对星系M87*黑洞展开了观测。这次公布的黑洞照片就是M87*的。该黑洞距离地球5500万光年，质量为太阳的65亿倍。最后，大型计算机集群对数据进行分析、合并，花费将近2年时间，“洗出”黑洞的照片。

首张黑洞照片为何看不清

据科普中国解释，首先，黑洞自身是不发光的，我們看到的光实际都来自事件视界外面的物质，并不来自黑洞本身，但黑洞的存在会在照片上留下“阴影”。其次，由于黑洞强引力导致的相对论效应，如光线弯曲、引力红移等，会导致黑洞周围物质发光的不对称和扭曲。

此外，事件视界外面的“环境”并不完全干净，尘埃、气体、磁场、喷流等因素都会对事件视界外物质的发光产生影响。而且，事件视界望远镜的分辨率毕竟还是有限的，图像的测量和重构过程也很复杂。

中国在这件事上做了什么贡献

这次首张黑洞照片的拍摄，是EHT数十年观测、技术和理论工作的积累，也跟全球天文学家的密切合作是分不开的。

在参与这项研究的200多名学者中，来自中国大陆的学者有16名，其中包括中科院上海天文台8人、云南天文台1人、高能物理所1人、南京大学2人、北京大学2人、中国科学技术大学1人、华中科技大学1人。另外，还有部分来自中国台湾地区的学者。

为什么要研究黑洞

黑洞就在宇宙中，等着我们去研究。在我们居住的银河系中心就有一个超大质量黑洞，它的质量为400多万倍太阳质量。这颗超大质量黑洞会影响我们的生活吗？银河系中除了这个超大质量黑洞外，还有很多恒星级黑洞，它们和我们有关系吗？黑洞和它所在的星系之间究竟有什么关系，这是我们非常关心的领域。黑洞自身有一堆秘密，让人着迷。这次的研究有以下几点意义：

验证广义相对论

广义相对论预言了黑洞“暗影的存在，尺寸和形状”。如果观测结果与预言相符就验证了广义相对论；如果不一样，说明有一些方面需要改进。首张黑洞照片是黑洞存在的直接“视觉”证据，从强引力场的角度验证了爱因斯坦的广义相对论。

理解黑洞是如何“吃东西”的

黑洞的“暗影”区域非常靠近黑洞吞噬物质形成的吸积盘的极内部区域，综合之前观测获得的吸积盘更外侧的信息，能更好地重构黑洞“吃东西”的物理过程。

理解喷流的产生和方向

某些物质在被吞噬之前，会由于磁场的作用，沿着黑洞的转动方向被喷出去。以前收集的信息多是更大尺度上的，没法知道在靠近喷流产生的源头处发生了什么，现在对黑洞暗影的拍摄，就能助科学家一臂之力。

科技链接

科技大纪录

这部豆瓣9.6分的纪录片，早已看穿了黑洞

物理没学好的同学，面对铺天盖地的黑洞讨论，简直瑟瑟发抖。不过有一部2010年的纪录片，你看完后，即使没学好物理也可以领略到黑洞的动人魅力，它就是《了解宇宙是如何运行的》（How the Universe Works）。绚丽的宇宙模拟画面、科学家们娓娓道来的讲解，让人只想一头扎进天文世界里，好好看看自己身处的宇宙。

其实，黑洞与我们之间的距离，比想象中要近得多：月亮围着地球转，地球围着太阳转，而太阳则在围着银河系的中心黑洞转！2004年，美国航空航天局（NASA）发射了“雨燕”探测器，来观测宇宙中的伽马射线爆发。在天文学界，能量强大的伽马射线爆发，是黑洞形成中的标志性表现。因此，天文学家可以根据雨燕探测器的结果，找到新形成的黑洞。众所周知，人类发射的探测器，看到的只是宇宙的沧海一粟。天文学家们本来也都做好了大海捞针的准备。万万没想到，探测结果出人意料：在雨燕极其有限的探测范围内，每天都能监控到至少一次，来自不同方位的伽马射线爆发。换句话说，在如此渺小的探测范围内，每天都至少有一个新的黑洞诞生。这个发现，彻底震撼了天文学界。人们第一次意识到，原来黑洞并非什么稀有的天体。它可能数以亿计，散布在宇宙的每个角落。

黑洞对人类来说还是陌生的，不管是送人还是送探测器去观测黑洞，都是不可能完成的任务。但探索欲爆棚的科学家们没打算就此停下，一定要“眼见为实”的他们，决定观测黑洞，甚至给黑洞拍张照片。这帮不达目的不罢休的科学家搞了个大工程，“制造”地球望远镜——“事件视界望远镜”（EHT）。有了这个大望远镜，科学家收获了不少惊喜，第一次探测，就成功接收到了来自银河系中心黑洞的信号。时隔九年，正是片中的这支研究团队，和他们使用的射电望远镜网络（事件视界望远镜），拍摄了黑洞的第一张照片。

黑洞PS大赛

你觉得是“黑洞”厉害，还是网友的“脑洞”厉害？

世界第一张黑洞照片问世，谁的存在感最强？当然是网友的脑洞啦。你的朋友圈，有没有被它刷屏？围绕黑洞“真容”，网友开始了首届黑洞P图大赛。

黑洞？煤球？我糊了！

一不小心就看饿了……

咳咳，既然是这么具有历史性意义的一刻，怎么能错过呢？

于是，段子手们也来蹭热度——

快看，连一本正经的央视都看不下去了

警察叔叔也皮了一把

终极选手在这里啊——

新闻多一点

“黑洞”中的视觉中国

在全球天文界迎来第一张黑洞照片之际，谁也没想到，连光都无法逃逸的黑洞，成功地“吃掉”了国内图片版權商的碰瓷式“维权营销”——这张公布不到24小时、距离我们五千多万光年、光冲洗花了两年、全球六地同步发布的人类首张黑洞照片的版权，竟然被视觉创意产业门户网站“视觉中国”标注上了自己的logo，并且明码标价！于是，早已看不下去的众网友加入了这场舆论大战。

2019年4月11日下午，共青团中央官方微博点名视觉中国，质问“国旗、国徽的版权也是贵公司的”？随后警察们也发现，警徽图片也可以卖！不仅如此，差不多有点名声的公司，logo都在视觉中国的网站上被明码标价。在遭到媒体和网友的集体批评后，4月11日下午，视觉中国发布致歉声明。当晚，《人民日报》官方微博就此事发表评论：“当版权保护成共识，没有人否认摄影作品有著作权。问题在于，著作权是否真成立？平台有没有净化版权池？商业模式是否经得起推敲？避免版权保护陷入‘黑洞’，与提倡版权付费一样重要。”配图则使用了四个大字——“不敢配图”。