黑洞神秘面紗揭開 終於被人類「看到」

史上首張黑洞照片展示一個中心為黑色的明亮環狀結構，其黑色部分是黑洞投下的「陰影」，明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤。 法新社

神秘天體黑洞終於被人類「看到」了！200多名科研人員參與的「事件視界望遠鏡」（EHT）項目，10日在全球多地同時召開發布會，公開他們拍到的第一張黑洞照片。照片「主角」是室女座超巨橢圓星系M87中心的超大質量黑洞，其質量是太陽的65億倍，距離地球大約5500萬光年。照片展示了一個中心為黑色的明亮環狀結構，看上去有點像甜甜圈，其黑色部分是黑洞投下的「陰影」，明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤。
EHT項目負責人、美國哈佛-史密森天體物理學中心的杜勒曼在華盛頓說：「我很高興地宣布，我們首次看到了曾認為不可見的東西……而這只是開始。」杜勒曼說示：「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。」黑洞中心呈黑色，是黑洞投下的「陰影」，外面像一個發出火光的，橙、黃色圓環，明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤。夏威夷東亞天文台副主任登普西說，這讓她想起《魔戒》裏的「索倫之眼」。上海、台北、智利聖地亞哥、比利時布魯塞爾、丹麥靈比和日本東京等地也同時召開發布會。
驗證廣義相對論
上世紀初，愛因斯坦提出廣義相對論預言了黑洞的存在。這是一種體積極小而質量極大的天體，引力非常強，以至於周圍一定區域內連光線也無法逃逸，這一區域被稱為「事件視界」。儘管黑洞無法直接觀測，但由於黑洞的引力會吸積物質到它附近（如黑洞吃掉恒星時，將恒星的氣體撕扯到身邊），周圍通常都有一個吸積盤環繞。吸積盤非常熱且亮，與黑洞對比明顯，因此可以通過觀測吸積盤來為黑洞拍照。黑洞有時候也會「打嗝」，一部分吸積氣體會沿轉動方向被拋射出去，形成噴流。吸積盤和噴流都會因氣體摩擦而產生明亮的光線，以及其他頻段的輻射。
團隊成員之一的華中科技大學物理學院教授吳慶文表示，這次觀測超級黑洞是直接觀測，「類似超級相機拍攝，回來洗照片」。要給5500萬光年以外的M87黑洞拍照，需要舉全球之力才能做到。2017年4月，歐洲、美洲、大洋洲和南極洲的合共八個射電望遠鏡，在同一時刻對準M87黑洞拍照。照片經過數據處理及理論分析，花了一年多才「沖洗」完成。從去年11月到今年4月是撰寫論文和同行評議階段。
多個天文台組成陣列聯合觀測，相當於一台口徑為地球直徑的超級望遠鏡。所利用的「甚長基線干涉測量技術」（VLBI），既能敏感捕捉微弱信號，又擁有高分辨率。以每兩個觀測站視為一條基線，基線的距離越長、數目越多，所得圖像的分辨率便越高。除了M87中心黑洞，研究人員也嘗試拍攝位於銀河系中心，距離我們最近的「人馬座A*」黑洞。說是最近，距離地球也有2.6萬光年，「人馬座A*」黑洞質量是太陽的400萬倍。
照片給出黑洞這一極端天體存在的最直接證據，驗證了廣義相對論，也將幫助回答星系中的壯觀噴流如何產生並影響星系演化等諸多前沿問題。「黑洞是時空盡頭，存在一些我們想破解的謎團。首次給黑洞拍照可能幫助我們朝著解開這些謎更進一步。」項目科學委員會主席、荷蘭奈梅亨大學教授法爾克說。德國馬克斯．普朗克射電天文研究所所長岑蘇斯表示，今次取得的觀察結果非常重要，質量也讓人驚喜。「我們終極目標是從天文領域認識自然，了解宇宙的形成。」
本報訊

華盛頓發布會現場的科學家。 法新社 「事件視界望遠鏡」項目中的南極望遠鏡。 網上圖片 太空總署早前發布的超大黑洞構想圖。資料圖片 天體黑洞 不可思議