特稿：人類首張黑洞照片的三大看點

2019-04-10 22:58 新華網責任編輯：蔡秀明

摘要：美國亞利桑那大學天文學副教授丹尼爾·馬羅內認為，黑洞之所以重要，是因為它在長時間尺度上會影響宇宙演化。要拍攝這么遠的對象，科學家模擬出口徑像地球一樣大的望遠鏡，這就是“事件視界望遠鏡”，它集合了分布在全球各地的多個射電望遠鏡。

新華社北京4月10日電 特稿：人類首張黑洞照片的三大看點

新華社記者

人類獲得的首張黑洞照片10日面世。這一重大科學成果由全球多國科研人員歷經數年合作完成。那么，這張照片在科學上有多重要？拍到黑洞照片有多難？中國又發揮了什么作用？

“具有歷史性意義”

兩百多年前，就有科研人員設想宇宙中存在一種質量巨大、引力強到連光也無法逃脫的天體。愛因斯坦在一百多年前提出的廣義相對論，可用于計算出這種天體的若干性質。但黑洞作為一個科學術語，直到20世紀60年代才由美國天體物理學家約翰·惠勒提出。

幾十年來，黑洞引發人們無數遐想，但沒有人知道它的真正模樣。正因為這個，第一張黑洞照片才備受期待，被譽為“非凡的科研成果”，是天文學上的“重要里程碑”，“具有歷史性意義”。

給黑洞拍照的“事件視界望遠鏡”項目科學委員會主席、荷蘭奈梅亨大學教授海諾·法爾克告訴新華社記者，黑洞涉及人類對宇宙的根本了解，“我們的宇宙中有兩大理論，愛因斯坦的相對論描述了宏觀，量子力學描述了微觀，但是在黑洞的邊緣，相對論與量子力學無法協調，在那里可能會發現新的東西”。

美國亞利桑那大學天文學副教授丹尼爾·馬羅內認為，黑洞之所以重要，是因為它在長時間尺度上會影響宇宙演化。但人們并沒有完全了解黑洞如何吞噬物質，然后又將其中一部分以接近光速向外噴射，影響其所在星系。黑洞照片不僅將為廣義相對論提供新信息，也有助于了解黑洞噴流的形成過程。

1919年，人們在非洲和南美出現日食時觀測到光線的彎曲，從而驗證了廣義相對論相關預言的正確性。百年后發布的黑洞照片，又一次支持廣義相對論。不由讓人想起被多次重復的那句話：愛因斯坦又對了。

“上一代人不可能做到的事”

由于光線無法逃出黑洞，科研人員要拍的實際上是黑洞產生的“陰影”以及周圍的吸積盤等，從而描繪出黑洞的輪廓。此次拍照的一個目標是代號為M87的超巨橢圓星系中心黑洞，它的質量是太陽的65億倍，但離我們實在太遠，達到5500萬光年。

要拍攝這么遠的對象，科學家模擬出口徑像地球一樣大的望遠鏡，這就是“事件視界望遠鏡”，它集合了分布在全球各地的多個射電望遠鏡。從智利阿塔卡馬沙漠到南極冰原，從西班牙的高山到夏威夷的海島，8個射電望遠鏡通過“甚長基線干涉測量技術”聯合起來，成功拍到人類歷史上第一張黑洞照片。

談及給黑洞拍照的難度，項目協作委員會主席、德國馬克斯·普朗克射電天文研究所所長安東·岑蘇斯打比方說：“如果地球是平的，那使用這一技術可以從波恩看清紐約街頭報紙上的字。”

經大約兩年的數據處理及理論分析，照片才成功“沖洗”出來。照片展示了一個中心黑色的明亮環狀結構，有點像甜甜圈，也與此前科幻電影《星際穿越》科學顧問根據相對論等模擬的黑洞圖片相似。“事件視界望遠鏡”項目專家認為，與理論預測一致，這也證明拍到的就是黑洞。

“我們已經完成了上一代人認為不可能做到的事情，”項目主任、美國哈佛-史密森天體物理學中心的謝潑德·杜勒曼總結說，“技術的突破、世界上最好的射電望遠鏡之間的合作、創新的算法都匯聚到一起，打開了一個了解黑洞的全新窗口。”

此外，此次合作匯集了全球超過200名研究人員的共同努力，項目協調并非易事。項目科學委員會主席法爾克說：“不同文化、不同機構、不同國家和大洲（的科研人員）走到一起合作并不容易，但如果有共同愿景的驅動，有首次看到黑洞的共同夢想，合作就變得可能。”

“期待中國成為重要一員”

在“事件視界望遠鏡”項目中，中國科學院天文大科學研究中心（國家天文臺、紫金山天文臺和上海天文臺）參與了位于美國夏威夷的東亞JCMT望遠鏡對黑洞的觀測，多名中國學者是此次黑洞照片相關論文的作者。

不過，中國天文學界清醒地認識到目前的“參與者”角色。中國科學院國家天文臺副臺長薛隨建指出，這次“算是重在參與”，但為在相關科研領域“機制性參與國際合作組織、逐漸發揮越來越重要的作用，做出了良好的示范”。

毫無疑問，“在中國科學界參與的三十米望遠鏡（TMT）等其他重大國際項目中，那些可預期和不可預期的重大發現將更加激動人心，”薛隨建在接受新華社記者采訪時說。

太空可能是中國未來能發揮更多作用的地方。法爾克說，今后要拍攝更好的黑洞照片，就需要比地球還大的望遠鏡，這就需要走向太空，“中國在射電干涉測量技術和太空探索方面的能力正快速增長，我期待未來中國能成為這個領域的重要一員”。

回顧與國際同行共同拍出人類首張黑洞照片的經歷，中國科學院上海天文臺研究員路如森說：“作為長期深度參與‘事件視界望遠鏡’國際合作的中國研究人員，我覺得這張黑洞照片是科學共同體的努力結果。科學對人類發展至關重要，人類的科學共同體也是人類命運共同體的重要組成部分。”（執筆記者：黃堃；參與記者：劉芳、張毅榮、周舟、郭爽、王琳琳）

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關鍵詞：事件視界中心黑洞