在看黑洞照片之前，你必须知道这些事_风闻

转自“国家地理中文网”

黑洞的第一张照片即将出现，

但是你知道这个“洞”有多么难拍吗？

首先，就要“六神合体”——

“六神合体”

前年4月，一组地球超级观测阵列出现，它们被统称为“事件视界望远镜”（EHT）。天文学家把分布在全世界的6座（后新加入2座）大型天文台以电子方式相互连接，它创造了一个与地球等宽的“虚拟望远镜盘面”，也就是说这个望远镜跟地球几乎一样大。

动画片《六神合体雷霆王》截图

举世界之力，

我们终于获取了2万6千光年外

一颗黑洞的无线电数据。

**今晚——就在几小时之后的今晚9点，“事件视界望远镜”（EHT）将发布第一张黑洞“照片”。**更确切地说，这张万众期待的照片拍摄的是黑洞周围的神秘区域，即视界线。而在此边界内，即使是速度最快的“光”，也无法逃出黑洞的魔掌。

银河中心最“坑”的存在

起初，事件视界望远镜瞄准了两个超重黑洞：一个是名叫人马座A*（Sagittarius A*）的黑洞，位于银河系中心，比太阳重约400万倍；另一个则位于附近的M87星系中心，比太阳重约1500倍。

供图：NRAO, AUI, NSF

巡天之眼：上图是智利66个阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列射电望远镜（ALMA）的一部分。

后来，将南极望远镜和智利阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列望远镜（ALMA）纳入进来。阿塔卡玛阵列望远镜使事件视界望远镜的精度提高了10倍，**如果月球上放着一颗高尔夫球，那么你在地球就能清楚看见。**这种神视觉，使我们能够拍摄到黑洞周围极小的视界。

供图：D. COE, J. ANDERSON和R. VAN DER MAREL（太空望远镜科学研究所），美国宇航局，欧洲航天局

重磅黑洞

1000倍于哈勃

拍摄黑洞需要分辨率极高的观测仪器，**即便是哈勃望远镜，也要提升1000倍分辨率才能满足拍摄黑洞的要求。**事件视界望远镜通过甚长基线干涉测量技术，终于满足了拍摄需求。

供图：NASA/JPL-CALTECH

银河巨物：美国宇航局一架望远镜观测到的遥远星系中，一圈恒星环绕着中心的一个黑洞。

全球大部分地区都要晴好

多年时间，研究团队一直在调整多座望远镜的观测时间，并为每个地方配备关键电子仪器。尽管万事俱备，但最终还有无法控制的一个关键因素——天气。为了将这种影响最小化，射电望远镜通常都安放在高海拔，比如山顶或荒漠高原上，但是，突然侵入的云朵和雨雪仍会导致天文台无法工作；此外，高海拔地区的强风也会让望远镜宕机。

10000台电脑的硬盘被装满了

每一个天文台产生的数据量都非常庞大，无法通过电子渠道传输。所有望远镜产生的数据量，相当于10000台电脑的存储空间。

黑洞是一只永远吃不饱而且无所不吃的怪兽，是一切物质的坟墓，引力极巨大。它们其实就是宇宙中密度最大的天体。由巨大恒星坍缩形成的恒星黑洞，能将十个太阳压缩成比北京市还小一半。星系中心的超重黑洞，其质量是太阳的数十亿倍。它们的起源至今仍是未解之谜。

人马座A*

供图：欧洲航天局/哈勃&美国宇航局

恒星WR 124（又名Hen 2-427），其周围环绕着年龄为1万年的M1-67星云，这对宇宙伴侣都属于人马座。

早在1974年，科学家们已经发现了一个非常紧凑的电磁波。它来源于距离地球2万6千光年的人马座中的某个区域，科学家们将其称为人马座A*（英文简称Sgr A*）。如今，人们得知这个电磁波的源头是一个超重黑洞，位于我们星系的中心，质量是太阳的400多万倍。

​1、奇点

根据爱因斯坦方程，在黑洞中心，一颗恒星全部的质量都坍缩成了密度无限大、无量纲的点，即为奇点。奇点可能存在也可能不存在——但是在我们对重力的理解中，奇点却指向了一个数学意义上的一个“洞”。

供图：NRAO, AUI, NSF

物质核心：这幅插画描绘的是银河系中心超重黑洞的样子。

2、视界

围绕在人马座A*周围约2060万公里范围内的视界，即为光都无法逃出的黑洞引力边界。

3、静态极限

供图：NRAO, AUI, NSF

射电星：银河系中心区域的近景，那里正是超重黑洞的所在。

黑洞的旋转会扭曲空间，使环绕在其周围的物质公转速度加快或减慢。在某些环绕轨道上，某些物体以光速相对于黑洞的旋转而运动，从而看上去像是静止状态。这一轨道即为静态极限。当速度到达极限的时候，反而看似静止，看似悖谬的理论，却也易于理解，比如当人类扎马步一直保持静止，反而会感到非常非常累。

4、X射线喷流

供图：NASA, CXC, STANFORD, J.HLAVACEK-LARRONDO ET AL

美国宇航局一架望远镜观测到了迄今为止最强劲的超重黑洞X射线辐射。该黑洞距离地球约39亿光年。

虽然人马座A*如今看起来很平静，但在2万年前左右，它可能吞噬了一颗恒星或者比太阳重100倍的气体云。这顿“大餐”产生的X射线喷流从黑洞的两极向外喷射。（黑洞的两极与星系盘面的夹角为15度）

天文学家以毫米级无线电波观测这些黑洞，因为在这个波长范围内，光可以透过星系中心浓厚的气体与尘埃，相对畅通无阻地到达地球。

物质被吸进黑洞去了哪里呢？

白洞是广义相对论所预言的一种性质正好与黑洞相反的特殊天体。白洞目前还仅是一种理论模型，尚未被观测所证实。黑洞、白洞和虫洞，是构成宇宙的三大重要器官。

黑洞密度无穷大，质量无穷大，空间极度弯曲，连光都不能逃逸。黑洞能吸收在其引力范围内的任何物质，却不能向外喷发任何物质。黑洞的内部必然存在虫洞，黑洞里的超密物质将转化为能量，经过虫洞，由白洞向外喷发。这个喷发，首先是极高温度和压力的超级能量流，是超光速的，爱因斯坦所说的光速是速度的极限，只适用于物质世界。黑洞吸入、虫洞经过、白洞喷出——这个方向是不可逆的。

斯蒂夫·霍金，黑洞理论的集大成者、甚至在晚年提出黑洞根本不存在的可能性，使得好不容易被我们读懂一些的宇宙，瞬间更加扑朔迷离。**最后，我们曾期待他在遗作《十问》中能解答我们关于他一切研究的真相，**直到读到下面的一席话语，我们才发现，没有答案，才是一切的答案。

摄影：Richard Ansett，BBC

“我在这个星球上过着一种非凡的生活，我利用奇思异想和物理定律穿越宇宙。我到过银河系最远处，旅行进入过黑洞，还返回过时间的起点。在这个地球上，我经历了高潮和低谷、动荡与安宁、成功和痛苦。我遭遇贫穷，享用富裕，曾经矫健，又身患残疾。我既受到赞扬，也受到批评，但从未被忽视过。通过我的研究，我非常荣幸地能够为人类对宇宙的理解做出贡献——

但如果宇宙中不存在我所爱且爱我的人，那的确会是一个空虚的宇宙。没有他们，偌大宇宙的一切奇迹都对我毫无意义。”

（摘自《十问：霍金沉思录》）