人民網(wǎng)北京4月12日電 （申佳平 于露）10日晚，事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）項(xiàng)目組公布了人類歷史上首張黑洞照片，神秘的黑洞首次以圖像方式被呈現(xiàn)到地球人面前，有媒體將此照片問世稱為人類歷史上的“高光時(shí)刻”。據(jù)悉，為了一探黑洞“真容”，事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目組在全球四大洲布局了八臺(tái)毫米波射電望遠(yuǎn)鏡，歷時(shí)五天拍攝，兩年“沖洗”，才有了這次珍貴的黑洞首秀。

4月10日，由全球多國(guó)科研人員合作的“事件視界望遠(yuǎn)鏡”（EHT）項(xiàng)目的第一項(xiàng)重大成果——人類首張黑洞照片在全球同步發(fā)布。

（圖片來源：中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)）

不過，很多人看到黑洞照片之后，依然對(duì)黑洞有各種好奇與疑惑：黑洞真的就是照片上的模樣嗎？為什么黑洞首照有些模糊？給黑洞拍攝“大片”有哪些難點(diǎn)呢？……針對(duì)這些問題，人民網(wǎng)科普中國(guó)采訪了中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)天文學(xué)教授茍利軍和中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員、博士生導(dǎo)師王俊杰，十問黑洞那些事兒，一起來了解一下吧！

問題一：什么是黑洞？

茍利軍指出，簡(jiǎn)單來說，黑洞就是一種連光都逃不出去的高密度天體。具體來說，黑洞可分為恒星級(jí)黑洞和星系級(jí)黑洞。王俊杰解釋稱，大質(zhì)量的恒星（質(zhì)量達(dá)到太陽質(zhì)量的幾十倍）到了它壽命的晚期，會(huì)形成超新星爆炸，內(nèi)部物質(zhì)會(huì)向內(nèi)坍縮，最后形成一個(gè)高密度天體，即恒星級(jí)黑洞；而在任何星系的中心，都有比恒星級(jí)黑洞質(zhì)量更大的黑洞存在，這種黑洞有幾百萬到幾十億太陽質(zhì)量，稱做星系級(jí)黑洞（也叫超大質(zhì)量黑洞）。

問題二：宇宙中到底有多少黑洞？

茍利軍表示，就銀河系來說，其實(shí)有上億個(gè)恒星量級(jí)的黑洞，但到目前為止，人類只確認(rèn)了20多個(gè)黑洞的存在，還有40~50個(gè)黑洞候選體。王俊杰補(bǔ)充道，除了恒星級(jí)黑洞，銀河系中心還存在一個(gè)400多萬倍太陽質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞，從整個(gè)宇宙來看，宇宙中的大部分星系中心也都存在著超大質(zhì)量黑洞。

問題三：在眾多黑洞中，科學(xué)家為何要選擇這個(gè)黑洞進(jìn)行拍攝？

茍利軍解釋，從理論上來講，任何能夠產(chǎn)生輻射的黑洞都是適合拍照的。但因?yàn)榧夹g(shù)限制，這次科學(xué)家們選擇了兩個(gè)最大的黑洞進(jìn)行拍攝，操作難度較小。他舉例稱，“這就像我們?cè)诘孛嫔弦辞宄魏我粋€(gè)物體，肯定會(huì)首選看起來大的物體，而不會(huì)選擇難以看清楚的，小的物體”。此次事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）項(xiàng)目組拍攝了兩個(gè)黑洞，一個(gè)是銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，質(zhì)量為太陽質(zhì)量的450萬倍；另外一個(gè)是位于M87星系中心的黑洞，質(zhì)量為太陽質(zhì)量的65億倍。10日公布的照片是M87星系中心黑洞，而銀河系中心超大質(zhì)量黑洞的數(shù)據(jù)還在處理當(dāng)中，值得期待。

問題四：黑洞首照就是黑洞真實(shí)的模樣嗎？

茍利軍稱，我們看到的照片，中間的黑色部分是黑洞及其陰影所在的區(qū)域，而圍繞在黑色區(qū)域周圍的暖黃色圓環(huán)則是吸積盤（包括等離子氣體和噴流）。但王俊杰指出，從一定意義上來說，此次的照片并非黑洞的“真容”，因?yàn)楹诙词且粋€(gè)連光都逃逸不了的天體，人們正常來說是看不到的，因此黑洞的本體應(yīng)該是在此張照片的黑色陰影中心的更小區(qū)域內(nèi)，而并非整張照片。

另外，王俊杰還提到，照片上的暖黃色并非吸積氣體的真實(shí)顏色，而是經(jīng)過天文圖象處理以后生成的偽彩色圖。真正通過望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)出來的圖像實(shí)際上是黑白圖象，但為了人們能看得更清楚、清晰一些，進(jìn)行了人工偽彩色處理。

問題五：我們看到的是現(xiàn)在的黑洞嗎？

王俊杰表示，這個(gè)黑洞距離地球有5500萬光年，說明它吸積的氣體因溫度升高后產(chǎn)生的熱輻射也來自5500萬年前。至于這個(gè)黑洞及其周圍目前是什么樣子，可能要再過5500萬年我們才能知道。

問題六：如果人類真的進(jìn)入黑洞，會(huì)發(fā)生什么？

茍利軍表示，首先，對(duì)于這個(gè)超大質(zhì)量黑洞，身處黑洞邊緣時(shí)人類可能不會(huì)被撕碎，因?yàn)槌毕?duì)于超大質(zhì)量黑洞來說還是比較小的。至于黑洞內(nèi)部的具體情況，以及物體進(jìn)入黑洞后會(huì)發(fā)生的后果，目前仍是未知之謎，因?yàn)橐坏┑羧氲胶诙蠢锩妫盘?hào)就無法傳輸出來了。

問題七：黑洞照片是如何形成的？

茍利軍解釋稱，要生成黑洞照片，首先要把位于不同地點(diǎn)的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)出來的數(shù)據(jù)送到同一個(gè)地方。接著要將海量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，保證不同地點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)具有同時(shí)性；而且為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，在最終數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，科學(xué)家們?cè)趦蓚€(gè)不同的地方分別處理、驗(yàn)證。之后，科學(xué)家就通過計(jì)算機(jī)處理得到一個(gè)光子在空間分布上的強(qiáng)度圖，并將強(qiáng)度圖賦予不同的顏色，這就出現(xiàn)了我們現(xiàn)在看到的黑洞照片了。

問題八：為何黑洞照片“沖洗”需要耗費(fèi)兩年時(shí)間？

在照片形成的過程中，有很多難點(diǎn)耗費(fèi)時(shí)間。王俊杰解釋稱，第一個(gè)難點(diǎn)就是八臺(tái)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的數(shù)據(jù)量非常龐大。8個(gè)臺(tái)站5天觀測(cè)期間共記錄約3500TB數(shù)據(jù)，相當(dāng)于350萬部電影的數(shù)據(jù)，這些海量數(shù)據(jù)處理要花費(fèi)很多時(shí)間。第二，龐大的數(shù)據(jù)在處理時(shí)也會(huì)遇到一些技術(shù)難題。比如說，把多臺(tái)望遠(yuǎn)鏡獲得的數(shù)據(jù)合成一張照片的算法就要重新研究建立，要利用新算法把數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)綜合處理重建圖像。這是個(gè)很復(fù)雜的過程，也需要大量時(shí)間。

問題九：為什么這張黑洞的照片有些模糊？

茍利軍指出，照片清晰度的根源在于分辨率。但是，目前技術(shù)分辨率不夠高，無法實(shí)現(xiàn)高清，只能做到目前的水平。望遠(yuǎn)鏡的分辨率與望遠(yuǎn)鏡的口徑，和觀測(cè)頻段光子的波長(zhǎng)（能量）有關(guān)，此次科學(xué)家對(duì)全球8個(gè)不同地方的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，相當(dāng)于得到了一個(gè)口徑達(dá)1萬公里的望遠(yuǎn)鏡，這差不多快接近地球的直徑了，科學(xué)家們也選擇了能量最高的毫米和亞毫米波段。盡管如此，空間分辨率也僅達(dá)到黑洞視界面的尺寸，所以在科學(xué)家們觀測(cè)的有限區(qū)域內(nèi)，這相當(dāng)于只有有限的幾個(gè)像素。

問題十：為什么說此次黑洞照片的出現(xiàn)是人類的“高光時(shí)刻”？

茍利軍表示，人類從提出黑洞的概念到發(fā)現(xiàn)黑洞，等待了差不多一百年的時(shí)間。在這一百年之中，不論是理論或是實(shí)際觀測(cè)，人們對(duì)于黑洞的了解都越來越深。這張照片用事實(shí)證明了黑洞的存在，也通過模擬觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)愛因斯坦的廣義相對(duì)論做出了驗(yàn)證。在視界面望遠(yuǎn)鏡的工作過程和后來的數(shù)據(jù)分析過程中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，所觀測(cè)到的黑洞陰影和愛因斯坦相對(duì)論所預(yù)言的幾乎完全一致。

另外，通過這張照片，科學(xué)家們可以通過黑洞陰影的尺寸測(cè)量中心黑洞的質(zhì)量，此次該團(tuán)隊(duì)就對(duì)M87中心的黑洞質(zhì)量做出獨(dú)立的測(cè)量，而在此之前，精確測(cè)量黑洞質(zhì)量的手段則更加復(fù)雜。

受訪專家：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)天文學(xué)教授茍利軍，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員、博士生導(dǎo)師王俊杰 

十問黑洞首秀：照片就是“真容”嗎？為何模糊？

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