記者 | 潘金花

北京時間4月10日21點，全球多國科研人員合作的“事件視界望遠鏡”項目向世界公布了人類有史以來獲得的第一張宇宙黑洞照片。

據介紹，此次發(fā)布的黑洞圖像揭示了室女座星系團中超大質量星系M87中心的黑洞，其距離地球5500萬光年，質量為太陽的65億倍。通過研究這個圖像，人類將揭示出黑洞這類天體更多本質。

1915年，愛因斯坦在廣義相對論中最先預言了黑洞的存在。在他的推論中，黑洞是一種質量巨大、引力極強的天體，可以吸收周圍一切外來物質和輻射，連人類已知傳播速度最快的光都無法逃脫。理論上，黑洞無法被觀察，但黑洞的陰影——“事件視界（event horizon）”卻可以。

這是因為物質與輻射經過黑洞時，會坍縮入黑洞內部密度趨于無限的“奇點”（singularity），受引力影響，這些彌散物質會在黑洞周圍形成一個“吸積盤”，它們的明亮襯托會給黑洞留下一個圓形的暗影，而處于明暗之間的時空區(qū)隔界線便是“事件視界”。

1978年，法國天文學家盧米涅模擬出了黑洞“事件視界”的第一幅圖像，在這之后，人類在《星際迷航》、《星際穿越》等無數影視作品中對這一神秘天體進行了無限的想象。2015年，人類首次探測到了產生自雙黑洞的引力波信號，在開創(chuàng)了天文學新紀元的同時，也讓人迫不及待地想看到黑洞的真容。

根據質量，天文學家將宇宙中的黑洞分為三類：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）和介于兩者之間的中等質量黑洞。天文學家認為，所有星系的中心都存在著超大質量黑洞，銀河系也不例外——人馬座A*便位于距離地球2.6萬光年的銀河系中央，是已知離地球最近的超大質量黑洞，也是我們的最佳觀測目標。

但這個“最近”的黑洞離地球仍十分遙遠。從地球上看，人馬座A*大概與月球上的一個橘子一樣大，由于衍射現象，我們能看到的最小物體是有限制的，想看到的東西越小，需要的望遠鏡就越大，如果想看到人馬座A*，我們需要的望遠鏡要和地球一樣大。

這可能嗎？科學家用“事件視界望遠鏡”給出了肯定的答案。

當然，建造一個和地球一樣大的望遠鏡是不可能的，但通過“甚長基線干涉技術（Very Long Baseline Interferometry，VLBI）”，我們可以將世界各地的望遠鏡連接起來，構建一個口徑等同于地球直徑的“虛擬”望遠鏡，每一個望遠鏡通過原子鐘準確相連，同時啟動，就可以還原數萬光年以外，一個未知天體在某一時刻的真實容貌。

2006年，“事件視界望遠鏡”啟動并記錄下了第一組天文數據，當時，有三座望遠鏡使用VLBI技術進行連線觀測。隨著科學目標、技術計劃和組織架構的確立，“事件視界望遠鏡”項目如今已發(fā)展為一個來自12個國家的30多所大學、天文觀測站等研究單位與政府機構參與的國際合作組織。

2017年4月，來自全球30多個研究所的200多位科學家利用分布于美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極的8個射電望遠鏡（單鏡及陣列），正式開始勾勒人馬座A*的模樣。同時被觀測的還有距離地球5500萬光年、位于室女A星系的M87黑洞。M87估計擁有64億倍太陽質量，因此從地球上看只比人馬座A*小一些。

不過，給黑洞“拍照片”不易，“洗照片”更不易。

經粗略計算，一次普通的五天觀測期間，每座望遠鏡會收集900TB的數據，可裝滿1000至2000個硬盤，所有望遠鏡產生的數據達7PB（約7200TB）。為運送如此龐大的數據，該項目啟用了最直接的傳輸方法——飛機空運。所有硬盤都運至美國馬薩諸塞州的麻省理工學院海斯塔克天文臺，以及德國波恩的馬克斯·普朗克電波天文研究所，交給超級計算機集成處理。

“洗照片”難就難在如何將這8只“眼睛”看到的景象合為一張圖像。我們可以將地球大小的望遠鏡想象成一顆巨大的迪斯科球，每一面鏡子收集光線，就可以組合成一幅完整的圖像。但由于目前通過VLBI技術接入的望遠鏡數量有限，“事件視界望遠鏡”只相當于一顆由數面鏡子組成的迪斯科球，必須通過縝密的算法填滿空缺的部分，才有可能合成一張黑洞的圖像。

好在，隨著地球的持續(xù)旋轉，每一面鏡子都會改變位置，收集到新的信息。

事實證明，今晚我們得到的第一張黑洞照片并不像《星際穿越》里的那樣清晰與璀璨，但它無疑將在廣義相對論提出100多年后的今天，讓人類向著探索宇宙奧秘又更進了一步。