綜合新華社 2019年04月11日
5500萬光年外有個“甜甜圈” 人類終于“看到”了黑洞
4月10日,，中國科學院上海天文臺舉行新聞發(fā)布會,，為人類史上首張黑洞照片揭幕,。新華社記者 金立旺 攝
神秘天體黑洞終于被人類“看到”了,。數(shù)百名科研人員參與合作的“事件視界望遠鏡”項目10日在全球多地同時召開新聞發(fā)布會，發(fā)布他們拍到的第一張黑洞照片,。
照片“主角”是室女座超巨橢圓星系M87中心的超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量是太陽的65億倍,，距離地球大約5500萬光年,。照片展示了一個中心為黑色的明亮環(huán)狀結(jié)構(gòu)，看上去有點像甜甜圈,，其黑色部分是黑洞投下的“陰影”,，明亮部分是繞黑洞高速旋轉(zhuǎn)的吸積盤。
“我很高興地宣布,，我們首次看到了曾認為不可見的東西……而這只是開始,。”項目主任,、美國哈佛-史密森天體物理學中心的謝潑德·杜勒曼在美國首都華盛頓說,。發(fā)布會現(xiàn)場多次響起熱烈掌聲,。
除華盛頓外，中國上海和臺北,、智利圣地亞哥,、比利時布魯塞爾和日本東京等地也同時召開發(fā)布會。美國《天體物理學雜志通訊》以特刊形式通過6篇論文發(fā)表這一重大成果,。
上世紀初,，愛因斯坦提出廣義相對論預(yù)言了黑洞的存在。這是一種體積極小而質(zhì)量極大的天體,，引力非常強,，以至于周圍一定區(qū)域內(nèi)連光也無法逃逸，這一區(qū)域被稱為“事件視界”,。
包括中國科學院上海天文臺在內(nèi)的一些中國機構(gòu)參與觀測和數(shù)據(jù)處理,。中科院國家天文臺副臺長薛隨建說，此次參與為中國今后在相關(guān)國際合作中發(fā)揮更重要作用做了良好示范,。
照片給出黑洞這一極端天體存在的最直接證據(jù),，驗證了廣義相對論，也將幫助回答星系中的壯觀噴流如何產(chǎn)生并影響星系演化等諸多前沿問題,。
“黑洞是時空盡頭,，存在一些我們想破解的謎團。首次給黑洞拍照可能幫助我們朝著解開這些謎更進一步,?！表椖靠茖W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,。美國哈佛大學理論物理學家亞伯拉罕·洛布形容：“百聞不如一見,，一圖抵千言?！?/p>
三大看點
數(shù)據(jù)加理論 照片“沖洗”了兩年
人類獲得的首張黑洞照片10日面世,。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(fā)揮了什么作用,？
了解黑洞吞噬噴射物質(zhì)的過程
兩百多年前，就有科研人員設(shè)想宇宙中存在一種質(zhì)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(zhì),。但黑洞作為一個科學術(shù)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。
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(xié)調(diào),，在那里可能會發(fā)現(xiàn)新的東西”,。
美國亞利桑那大學天文學副教授丹尼爾·馬羅內(nèi)認為，黑洞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(zhì),，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,。黑洞照片有助于了解黑洞噴流的形成過程,。
打開黑洞秘密的全新窗口
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(zhì)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(shù)”聯(lián)合起來,，成功拍到人類歷史上第一張黑洞照片,。
經(jīng)大約兩年的數(shù)據(jù)處理及理論分析，照片才成功“沖洗”出來,。談及給黑洞拍照的難度,，項目協(xié)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(shù)可以從波恩看清紐約街頭報紙上的字,。”
照片展示了一個中心黑色的明亮環(huán)狀結(jié)構(gòu),，有點像甜甜圈，也與此前科幻電影《星際穿越》科學顧問根據(jù)相對論等模擬的黑洞圖片相似,。
此次合作匯集了全球超過200名研究人員的共同努力,。“我們已經(jīng)完成了上一代人認為不可能做到的事情?！表椖恐魅?、美國哈佛-史密森天體物理學中心的謝潑德·杜勒曼總結(jié)說?！凹夹g(shù)的突破,、世界上最好的射電望遠鏡之間的合作、創(chuàng)新的算法都匯聚到一起,，打開了一個了解黑洞的全新窗口,。”
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(guān)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”,，“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(yù)期和不可預(yù)期的重大發(fā)現(xiàn)將更加激動人心,?！?/p>
太空可能是中國未來能發(fā)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(shù)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(lǐng)域的重要一員”。
專訪物理學家李淼：
拍的不是黑洞“樣子” 是對周圍物質(zhì)影響
□川報記者 熊筱偉
北京時間4月10日21時,，人類首張黑洞照片正式發(fā)布,。看到新聞,，讓不少人看不懂的是：不是說黑洞引力之大,，連光都逃不掉嗎？應(yīng)該是什么都看不到啊,，怎么會有照片呢,？
照片發(fā)布前，我國著名物理學家,、中山大學天文與空間科學研究院院長李淼在奔赴專題節(jié)目直播的間隙,，接受了記者專訪。
“常識并沒有問題，光是逃不出黑洞的,?！崩铐嫡f，但黑洞對周圍物質(zhì)和恒星的影響可以讓科學家觀察它們,。簡單說,，通過記錄下周圍物質(zhì)的變化，“勾勒”出黑洞的輪廓,。
“黑洞外圍會有物質(zhì),，在引力作用下繞著黑洞轉(zhuǎn)，不斷摩擦產(chǎn)生輻射,。而同樣因為引力,，輻射在釋放出來的時候，會損失掉部分能量,。對輻射來說,，能量越大頻率越高。能量弱了,，頻率會變慢,，這就是著名的紅移現(xiàn)象，這個現(xiàn)象被各地觀察點捕捉,，就成了黑洞的‘照片’”,。
給黑洞拍照片，意義何在,？“本身拍照這件事就足夠有趣了,。”李淼說,，同時此次拍照的黑洞,，是在銀河系形成之初就有了，“對它們的觀察有助于研究了解銀河系的形成,?！崩铐到榻B，所有星系中心都有超大黑洞,，銀河系中心的黑洞絕對不是最大的,。
為什么星系中間會有黑洞？“因為銀河系剛剛形成的時候,，中心物質(zhì)最多,，就容易塌縮成黑洞?！?/p>
黑洞吸收了那么多物質(zhì),，這些物質(zhì)都到哪兒去了,？“都到奇點去了，但對奇點我們還缺乏了解,。”
科學家說
人類首張黑洞照片是怎樣拍的
“如果地球是平的,，那使用這一技術(shù)可以從波恩看清紐約街頭報紙上的字,。”德國馬克斯·普朗克射電天文研究所所長安東·岑蘇斯對新華社記者說,，集合全球射電望遠鏡給黑洞拍照,，有助于探索宇宙形成之謎。
名為“事件視界望遠鏡”的項目,，主要任務(wù)是拍攝兩個黑洞,。一個位于銀河系中心，名為“人馬座A*”,，是距離我們最近的超大質(zhì)量黑洞,；另一個就是位于銀河系鄰近星系M87中心的黑洞。
即使最近的“人馬座A*”,，距地球也有2.6萬光年,，M87更是距離地球5500萬光年。
給這么遠的對象拍照,，需要舉全球之力,，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”,，項目團隊由來自全球的數(shù)百名研究人員組成,，集合了分布在全球各地的多個射電望遠鏡。
拍照工作大約兩年前正式啟動,，位于歐洲,、美洲、大洋洲和南極洲的8個天文臺參與,，觀測數(shù)據(jù)于2017年4月完成收集,，并在當年年底送到馬克斯·普朗克射電天文研究所和美國麻省理工學院分析。2018年6月至11月,，各地科學家基于這些數(shù)據(jù)進行圖像構(gòu)建工作,。此后直至今年4月，是相關(guān)論文的撰寫和同行評議階段,。
岑蘇斯表示,，首次發(fā)布黑洞照片“只是開始”?！拔覀兾磥頃U大陣列望遠鏡的數(shù)量規(guī)模,，提高靈敏度和分辨率,，繼續(xù)觀測兩個黑洞在不同階段的變化，甚至對新的黑洞進行觀察,，拍攝新的,、質(zhì)量更好的照片?！?/p>
國際時評
當全世界同望星空 黑洞也“發(fā)光”
宇宙中最神秘的天體,、時空中的無底深淵，即使是光都無法逃逸……長久以來,，黑洞只不過是廣義相對論的預(yù)言,、愛因斯坦的方程、模擬電腦圖像,、引力波等項目的間接證據(jù),，或者科幻小說的想象。
然而,，當全球科學界將分布在世界各地的8個射電望遠鏡（陣）組成“地球級別”的虛擬望遠鏡陣列,，同一時刻、同一方向,，對準同一片遙遠星空,，就連黑洞——這些深藏于宇宙各處的引力陷阱，也會“發(fā)出耀眼光芒”,。
從美國夏威夷到智利,，從伊比利亞半島到南極……全球30多個研究所，200多名科學家,，傾數(shù)年心血,，攜手并肩，共同記錄黑洞周圍吸積盤和噴流等發(fā)出的耀眼光芒,，從而讓超大質(zhì)量黑洞無處遁形,，顯現(xiàn)“真容”。正是全球同步的努力,，讓人類拍攝到有史以來首張黑洞照片,。
在這一“興師動眾”的過程中，科研領(lǐng)域全球同步的作用愈發(fā)凸顯,。正如“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·法爾克所說，這樣的項目需要整個世界,。
事實上,，觀測黑洞項目，讓地球上幾乎所有這一領(lǐng)域的研究人員都不同程度地以不同方式參與其中,?？茖W探索,，正讓整個世界以不同尋常的方式更緊密地連接在一起，不僅讓地球,，也讓人類成為一個共同體,。
無論是對黑洞概念懵懵懂懂的早期天文學家、發(fā)表廣義相對論的愛因斯坦,、獲得黑洞存在證據(jù)的引力波項目團隊,，還是今天共同拍攝黑洞照片的各國科研人員，讓人類持續(xù)探索并不斷取得進步的動力之一,，正是人類作為一個共同體對宇宙和自身的好奇心。
無論仰望星空,，還是審視自己,，當?shù)厍蛏系娜藗內(nèi)w凝視同一方向，如同黑洞這樣曾經(jīng)深藏不露的未知,，終將一個接一個“顯露光芒”,。
綜合新華社
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