2019年4月10日，人類終于看見黑洞真容！

　　這張在全球多地同步公布的“大片”，證實了神秘天體黑洞的存在，也使得愛因斯坦的百年猜想終得檢驗！

　　經過10多年準備，四大洲8個觀測點組成虛擬望遠鏡網絡——一個如同地球直徑大小的事件視界望遠鏡，在集齊所有觀測數據并深度分析后，讓黑洞終于擁有了一張“正面照”。

　　為何要給黑洞拍照？獲得這張照片有多難？人類合作探究宇宙還將揭示哪些新的奧秘？新華社記者第一時間采訪了參與國際合作的中外科學家，對此作出解答。

　　首次“看到”黑洞：愛因斯坦說對了

　　百余年來，人類探尋黑洞奧秘的腳步從未停歇。

　　從愛因斯坦的廣義相對論率先預言黑洞的存在，到惠勒提出“黑洞”概念，再到霍金提出“黑洞是時空的扭曲者”……科學家們日益相信，宇宙中存在許多大小不一的黑洞，甚至在銀河系的中心就有一個超大黑洞。

　　多年來，一些間接證據陸續證實黑洞的存在，人類不斷插上科幻翅膀勾畫黑洞容顏。

　　科幻電影也在不斷“幻想”黑洞影像。在電影《星際穿越》中，黑洞“卡岡圖雅”是那深不見底的黑色中心與明亮立體的氣體圓圈。

　　就在4年前，兩個黑洞合并產生的引力波信號被科學家“捕捉”到，成為科學界的一個里程碑事件，人類開始“聽”到黑洞。

　　這一次，人類終于眼見為實。

　　此次露出真容的黑洞，位于室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質量約為太陽的65億倍。它的核心區域存在一個陰影，周圍環繞一個新月狀光環！

　　“觀測結果與理論預言非常一致，這證實在黑洞這樣的極端條件下，廣義相對論仍然成立。”中國科學院上海天文臺臺長沈志強說，先輩科學家為我們這個世界搭建的理論模型，再次經受住考驗。

　　上海天文臺研究員路如森難掩興奮：“黑洞的暗影區域和光環，相當于打開一扇窗，未來可以更好地重構黑洞‘吞噬’的物理過程，深入了解這個過程中發生的奇異事件。”

　　拍照難在哪？用難以想象的計劃尋找“至暗信號”

　　給黑洞拍照的難點，在參與此次大科學計劃的專家眼中，可以用三個字來形容：“小”“暗”“擾”——細節太小，信號太暗，干擾太多。

　　黑洞如此遙遠，尋找它如同從地球觀察月球上的一個橘子，需要的望遠鏡口徑超乎想象。況且，這個望遠鏡還要足夠靈敏，才能“看”得清極其微小的細節。

　　自400多年前伽利略發明望遠鏡以來，人類科技水平的飛速提升讓望遠鏡的口徑越來越大、“分工”越來越細。但要給黑洞拍照，依靠人類現有任何單個天文望遠鏡都遠遠不夠。

　　這是一個難以想象的大科學計劃：用分布全球的8個觀測點，組成一個口徑如地球直徑大小的虛擬望遠鏡。條件苛刻的觀測點，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的內華達山脈、智利的阿塔卡馬沙漠、南極點等。

　　要順利拍照，不僅要“看”得遠，還要選對頻道。“對黑洞成像而言，最佳的波段進行觀測至關重要，這個波段就在1毫米附近，成像的分辨率相當于能在黑龍江漠河閱讀南沙群島上的一張報紙。”路如森說。

　　專家解釋，這一波段的黑洞電磁波輻射最明亮，而背景“噪音”的干擾又最小。

　　拍照難，洗照也不易。望遠鏡記錄下的海量數據，需要進行復雜的后期處理和分析，才能獲取最終的黑洞圖像。以2017年4月的觀測為例，每個臺站的數據率達到驚人的32GB／秒，8個臺站在5天觀測期間共記錄約3500TB的數據。專家表示，如果是像看電影一樣不間斷地看，這些數據至少需要500多年才能看完。

　　該國際合作項目負責人、哈佛大學教授謝潑德·多爾曼表示，10多年來，正是技術的突破、新望遠鏡的建成，最終使人類能夠“看到”黑洞。

　　躋身一流，中國成為國際科學合作重要參與者

　　我國科學家全程參與了給黑洞拍照這項國際合作，在早期推動這一項國際合作、望遠鏡觀測時間申請、夏威夷望遠鏡觀測運行、后期數據處理和理論分析等方面均做出了貢獻。

　　沈志強說，基礎科學研究的國際合作是大勢所趨，但很多時候不能只靠經費投入“湊份子”，前期研究和人才積累是取得合作“話語權”的重要因素。

　　從“中國天眼”(FAST)到“世界巨眼”(SKA)，從人類基因組測序到泛第三極環境研究，近年來，中國參與國際合作的廣度和深度不斷加大，在吸收世界創新養分的同時，也不斷貢獻中國智慧。

　　隨著全球射電天文學方興未艾，接連涌現類星體、脈沖星、星際分子和微波背景輻射四大天文發現。近年來，我國陸續建成多座射電望遠鏡，口徑從25米到65米再到500米，從追趕到并跑，天文學研究開始逐步躋身一流。

　　黑洞的順利成像不是終點。

　　主持歐洲地區發布會的德國馬克斯·普朗克射電天文研究所所長安東·岑蘇斯強調，未來還將增加望遠鏡的數量，甚至對新的黑洞進行觀測，繼續驗證廣義相對論的有關預測，借此了解星系的形成和演進，為人類解開更多奧秘……

　　愛因斯坦說，科學是永無止境的，它是一個永恒之謎。

　　“在偉大夢想的支持下，人類科學探索的腳步，將永不停歇。”沈志強說。

　　黑洞照片的三大看點

　　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”。

　　“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。

　　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。

　　“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。”

　　“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。

　　太空可能是中國未來能發揮更多作用的地方。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”。

　　跨越5500萬光年的曝光原來你是這樣的黑洞！

　　【科普】黑洞——比科幻更不可思議的天體

　　“事實有時候比小說更奇怪，黑洞最能真實體現這一點，它比科幻作家夢想的任何東西都更奇怪。”霍金在最后一本著作《十問：霍金沉思錄》中這樣寫道。

　　時空中的無底深淵、深藏不露的引力陷阱……黑洞是天文物理史上最引人注目的研究課題之一，更是科幻小說、電影等多種文藝作品中的常見“角色”。

　　人類關注黑洞的歷史可以追溯到18世紀末。在萬有引力定律提出約百年后，英國科學家約翰·米歇爾在1783年首次提出，可能存在引力強大到連光線也無法逃離的“暗星”。不過，那時天文學家對此討論不多。

　　1915年，愛因斯坦提出真正“預見”黑洞的廣義相對論。但其實，就連愛因斯坦也曾經不相信黑洞真實存在。不過，科學界確實利用廣義相對論計算得出，在宇宙中存在這樣的天體。

　　20世紀60年代，美國天體物理學家約翰·惠勒首次將“黑洞”作為一個科學術語提出，這個詞象征著它的黑暗和神秘。

　　此后，科學界不斷收獲關于黑洞的研究成果。迄今，黑洞的存在已得到多數天文學界和物理學界科研人員的承認。

　　在人類首次獲得黑洞照片之前，2015年堪稱黑洞研究的一個小高峰：引力波探測項目為黑洞的存在提供了明確證據。

　　科學界普遍認為，黑洞是宇宙中最神秘的天體，幾乎所有質量都集中在最中心的“奇點”處，其周圍形成一個強大的引力場，在一定范圍之內，連光線都無法逃脫。這個邊界稱作“事件視界”，本次發布黑洞照片的國際組織，就叫做“事件視界望遠鏡”項目。

　　根據理論推算，銀河系中光恒星量級的黑洞就有上千萬個。天文學界認為，許多星系中央都有超大質量黑洞。例如代號M87的超巨橢圓星系中心黑洞的質量被認為約為太陽的65億倍。

　　天文學家根據質量將宇宙中的黑洞分成了三類：恒星級質量黑洞(幾十倍至上百倍太陽質量)、超大質量黑洞(幾百萬倍太陽質量以上)和中等質量黑洞(介于兩者之間)。