全球首张黑洞照片问世：揭开M87星系中心黑洞神秘面纱
北京时间4月10日21点，全球发布会宣布了一项“开创性”重大成果——首张黑洞照片发布！
M87 星系中心黑洞的第一张图像（来源：EHT）
此前，人们总是对黑洞的样子抱有幻想。有人说它像喷泉，有人说它像甜甜圈……
这一次，直接撞向黑洞！
这是人类第一次看到黑洞的实际样子。这张“照片”的出现，是对爱因斯坦广义相对论的又一次极限验证，也是人类在走向宇宙的漫漫征途中树立的又一个里程碑。
共有16名中国科学家参与了这项为期10年的全球合作和筹备项目，其中包括南京大学天文与空间科学学院李志远教授。此外，南洋理工大学天文与空间科学学院博士生赵珊珊也作为国家留学基金委资助的联合博士生参与荷兰的该项目。
李志远教授（新华社全媒体记者 张旋 摄）
李志远教授
1995年至2002年就读于南京大学天文系，获学士、硕士学位。 2002年至2008年在马萨诸塞大学学习并获得天体物理学博士学位。随后，他在哈佛-史密森天体物理中心和加州大学担任博士后研究员。他是洛杉矶大学物理与天文学系的研究助理。 2013年起在南京大学天文与空间科学学院工作。
南京大学天文与空间科学学院的前身天文系始建于1952年，是全国高校中历史最悠久、人才最多的天文系。拥有我国唯一的天文学一级重点学科。本学科以其专业设置齐全、学术层次齐全、师资力量雄厚、学术态度严谨而享有盛誉。在历次学科评估中位居国内高校天文专业第一名。学院除拥有天体物理学、天体测量学和天体力学两个国家重点学科和一个教育部重点实验室外，还是国家首个天文学基础研究和教学人才培养基地、全国首个创新研究群体。国家基金会。
为促进高校与中国科学院天文系统的交叉融合，南京大学天文与空间科学学院于2010年与紫金山在仙林共建“现代天文与空间科学园”中国科学院天文台和中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所。此外，学院于2012年底正式成立了现代天文与空间探索协同创新中心（培育）。该中心聚集了南京大学、北京大学等四所大学的主要教学、科研力量和大型终端设备。大学、中国科学技术大学、北京师范大学，以及国家天文台、紫金山天文台、中国空间技术研究院三个科研机构。促进我国天文学的蓬勃发展。
南京大学天文与空间科学学院大楼（来源：学校官网）
李志远教授长期研究银河系中心黑洞（EHT的主要观测目标之一）以及邻近星系中心的类似黑洞。此次发布的系列论文中，共有13位来自中国大陆科研机构的研究人员署名。他是其中之一，也是江苏省唯一的一位。
这次出现的黑洞的学名是人马座A，位于银河系中心的超大质量黑洞。它的质量是太阳质量的400万倍。它的大小与水星轨道的大小相似，距离地球约26000光年。今晚，在比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿分会场，以英语、西班牙语、中文和日语四种语言进行直播。
发布现场（澎湃新闻记者 杨帆 摄）
事件视界望远镜（EHT）捕获的第一张黑洞图像可能是今年最重要的科学发现之一。据资料显示，黑洞照片的“冲洗”大约花费了两年时间。
今天，中国科学院紫金山天文台研究员李志远和刘思明给大家详细讲解了“黑洞”。
什么是黑洞？
理论上，黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。黑洞是一个质量极大的天体，具有很强的引力。在它周围的一定区域内，它的超强引力阻止光线逃离它的影响范围。这个影响范围称为黑洞半径或黑洞半径。事件视界。
在宇宙中，天文学家根据质量将宇宙中的黑洞分为三类：恒星质量黑洞（太阳质量的数十到数百倍）、超大质量黑洞（太阳质量的几百万倍）或更多）和中等质量黑洞（介于两者之间）。
真的有黑洞吗？
乍一看，黑洞的名字听起来像黑洞。意思是看不到吗？如果它看不见，你怎么知道它存在？
事实上，黑洞并不是黑色的。刘思明研究员表示，黑洞之所以被科学家发现，是因为黑洞太亮了。 “黑洞”的概念最早是由德国天文学家卡尔·史瓦西在1916年计算出来的，他发现如果大量的物质集中在空间中的一点，那么在它的周围就会出现奇怪的现象，也就是在这个空间里有围绕点的界面 - “地平线”。一旦进入这个界面，就连光也无法逃脱。这个“不可思议的物体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。
黑洞的明亮光不是自己发出的，而是来自被黑洞引力吸引的热气体。黑洞具有非常强大的引力，可以将周围的气体撕裂向自身，形成围绕黑洞旋转的气体盘，称为吸积盘。当吸积气体过多时，部分气体会在旋转磁场的作用下沿吸积盘的旋转轴喷出，然后落入黑洞视界，形成喷流。吸积盘和喷流这两种现象都会因气体摩擦而产生明亮的光和大量的辐射。这就是我们在各种黑洞模拟图片中看到的光圈。黑洞在哪里的问题自然就解决了。
什么是事件视界望远镜？
通过“甚长基线干涉测量”（VLBI）和世界各地多个射电天文台的合作，建造了一个孔径等于地球直径的“虚拟”望远镜——事件视界望远镜（EHT）。
EHT是全球200多名科研人员达成的一项重大国际合作计划。 EHT的建设和这次拍摄的黑洞照片是全世界许多人花费大量时间和精力的成果。但这只是开始，未来EHT还将带来更多前所未有的科学成果。
太空中有多少个黑洞？
太空中的黑洞远不止一个。刘思明研究员表示，几乎所有星系都有一个非常大的黑洞。黑洞有多大？ “小”黑洞的质量约为太阳的数百万倍，而“大”黑洞的质量则可达太阳的数十亿倍。
如果选择“大佬”来拍照，成像效果应该会更好吧？这个猜想是天文学上的一个误解。科学家选择“模型”的标准不是根据天体的质量，而是根据天体在天空中的角度。刘思明以此次“拍到”的两个黑洞为例。其中一个黑洞位于银河系中心，质量约为400万太阳质量。另一个黑洞位于射电星系中，质量约为 40 亿个太阳。 “射电星系中的黑洞比银河系中的黑洞大得多。当我们从地球上观察它们时，观测距离也更远，但成像时，两个黑洞的大小大致相同。”为了方便大家理解，他用了常见的太阳和月亮的例子。从地球上看，太阳和月亮的大小差不多，但实际上太阳比月亮大得多。这与太阳和月球到地球的距离不同有关。
为什么科学家如此热衷于拍摄黑洞照片？
刘思明解释说，拍摄黑洞照片的想法在科学界已经存在了至少30年。爱因斯坦曾在他的相对论中预言了黑洞的存在。尽管科学界已普遍达成共识，但民间仍存在质疑声。如何更好地证明黑洞确实存在？拍出“有图有真相”的照片绝对是最有说服力的。
不过，拍摄这张照片的难度可不一般。黑洞距离我们太远了，即使是“高端”天文望远镜，分辨率仍然不够。科学家估计，至少需要一台与地球一样大的天文望远镜才能满足拍摄黑洞照片的条件。
现有的单一望远镜肯定不够用，怎么办？这次为了给黑洞拍照，科学家想出了一种“将其分成几部分”的方法。麻省理工学院的科学家与其他研究机构的研究人员联手推出了“事件视界望远镜”项目，该项目已在全球多地使用。部署了八台亚毫米射电望远镜同时观测黑洞。今晚大家看到的黑洞“真面目”，是望远镜“8兄弟”共同努力的结果。
南京大学天文学专家李志远长期研究银河系中心黑洞（EHT主要观测目标之一）以及邻近星系中心的类似黑洞。此次发布的系列论文中，共有13位来自中国大陆科研机构的研究人员署名，他是其中之一，也是江苏省唯一一位代表南京大学的研究人员。
“我亲自参与了EHT项目中的多波段科学工作组和活动星系核工作组。”他说，夏威夷詹姆斯·克拉克毫米波望远镜由东亚天文台运营，中国是东亚天文台联盟成员。南京大学是西班牙IRAM 30米望远镜的成员合作伙伴。
黑洞真的是这个样子吗？
多年来，科学家们意见不一，喷泉、甜甜圈、甚至石头的形状都被“提名”为黑洞的形状。从科学上来说，黑洞的本质其实只是一个“奇点”——它体积虽小，但拥有巨大的质量。
你看到的照片将是黑洞“生命”中的第一张照片。它与您按下快门并单击时想象的图像不同。 “冲洗”这张照片的过程比“拍照”更复杂。甚至更难。刘思明介绍，这次“枪击”是科学家对现实生活的“描绘”。来自八个观测点的天文望远镜将“反馈”观测到的电磁波。利用这些电磁波信号的分析，科学家可以获得与黑洞附近高温物质分布相关的一些物理量，结合多年来不断完善的黑洞理论模型，可以模拟观测过程中，模拟量可以与观测量进行比较，从而获得黑洞成像。
不过，刘思明认为，由于这些数据来自8个观察点，所以照片的“精细度”要打一个问号。未来，随着科学技术更加成熟，我们或许能够拍摄到更高清的黑洞照片。刘思明表示，逐步解锁对黑洞的认识将有助于我们了解星系的形成和演化。银河系也许不再那么神秘和陌生了。
掉进黑洞是什么感觉？
掉入黑洞，你想象中的“时空之旅”可能并不存在。刘思明表示，这种错觉理论上是可能的，但天文观测中还没有找到足够的证据。因此，我们可以继续发挥《星际穿越》的想象力。
首张黑洞“身份证照片”是人类认识黑洞的重要一步，但这只是开始……
未来，更多关于黑洞的谜团仍有待人类“解锁”。
文字来源|南京日报、南大好作品、南京大学天文与空间科学学院
艺术编辑|张光跃