人类首张黑洞照片的三大看点

4月10日，人类获得的首张黑洞照片面世。自1915年爱因斯坦预言黑洞存在后，这是人类首次“亲眼目睹”黑洞真容。那么，这张照片在科学上有多重要？拍到黑洞照片有多难？中国又发挥了什么作用？

“爱因斯坦又对了”

所谓黑洞，是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。按照中科院上海天文台研究员路如森的说法，黑洞具有超强引力，即便是光，也无法逃脱它的势力范围。该势力范围被称作黑洞的半径或“事件视界”。

按照100多年前爱因斯坦提出的广义相对论，人类似乎永远不能看到“黑洞本身”。相应的，黑洞的“事件视界”，就是科学家能看到的“最接近黑洞本身的图像”。正因为这个，第一张黑洞照片才备受期待，被誉为“非凡的科研成果”，是天文学上的“重要里程碑”，“具有历史性意义”。

美国亚利桑那大学天文学副教授丹尼尔·马罗内认为，黑洞之所以重要，是因为它在长时间尺度上会影响宇宙演化。但人们并没有完全了解黑洞如何吞噬物质，然后又将其中一部分以接近光速向外喷射，影响其所在星系。黑洞照片不仅将为广义相对论提供新信息，也有助于了解黑洞喷流的形成过程。

1919年，人们在非洲和南美出现日食时观测到光线的弯曲，从而验证了广义相对论相关预言的正确性。百年后发布的黑洞照片，又一次支持广义相对论。不由让人想起被多次重复的那句话：爱因斯坦又对了。

“上一代人不可能做到的事”

此次拍照的一个目标是代号为M87的超巨椭圆星系中心黑洞，它的质量是太阳的65亿倍，但离我们实在太远，达到5500万光年。

要拍摄这么远的对象，科学家模拟出口径像地球一样大的望远镜，这就是“事件视界望远镜”（简称EHT），它集合了分布在全球各地的多个射电望远镜。从智利阿塔卡马沙漠到南极冰原，从西班牙的高山到夏威夷的海岛，8个射电望远镜通过“甚长基线干涉测量技术”联合起来，成功拍到人类历史上第一张黑洞照片。

谈及给黑洞拍照的难度，项目协作委员会主席、德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯打比方说：“如果地球是平的，那么使用这一技术就好比从巴黎的咖啡馆看清纽约街头报纸上的字。”

经大约两年的数据处理及理论分析，照片才成功“冲洗”出来。

照片展示了一个中心黑色的明亮环状结构，有点儿像甜甜圈，也与此前科幻电影《星际穿越》科学顾问根据相对论等模拟的黑洞图片相似。“事件视界望远镜”项目专家认为，与理论预测一致，这也证明拍到的就是黑洞。

“我们已经完成了上一代人认为不可能做到的事情。”项目主任、美国哈佛-史密森天体物理学中心的谢泼德·杜勒曼总结说，“技术的突破、世界上最好的射电望远镜之间的合作、创新的算法都汇聚到一起，打开了一个了解黑洞的全新窗口。”

“期待中国成为重要一员”

在“事件视界望远镜”项目中，中国科学院天文大科学研究中心（国家天文台、紫金山天文台和上海天文台）参与了位于美国夏威夷的东亚JCMT望远镜对黑洞的观测，多名中国学者是此次黑洞照片相关论文的作者。

不过，中国天文学界清醒地认识到目前的“参与者”角色。中国科学院国家天文台副台长薛随建指出，这次“算是重在参与”，但为在相关科研领域“机制性参与国际合作组织、逐渐发挥越来越重要的作用，做出了良好的示范”。

太空可能是中国未来能发挥更多作用的地方。EHT科学委员会主席海诺·法尔克说，今后要拍摄更好的黑洞照片，就需要比地球还大的望远镜，这就需要走向太空，“中国在射电干涉测量技术和太空探索方面的能力正快速增长，我期待未来中国能成为这个领域的重要一员”。

回顾与国际同行共同拍出人类首张黑洞照片的经历，中国科学院上海天文台研究员路如森说：“作为长期深度参与‘事件视界望远镜国际合作的中国研究人员，我觉得这张黑洞照片是科學共同体的努力结果。科学对人类发展至关重要，人类的科学共同体也是人类命运共同体的重要组成部分。”（新华社2019.4.11）