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　　上帝說(shuō)，要有光，于是就有了光。

　　有一個(gè)地方可能除外。黑洞具有非常強(qiáng)大的引力場(chǎng)，使得光都無(wú)法逃脫它的勢(shì)力范圍。這個(gè)勢(shì)力范圍，就叫做事件視界。

　　這也讓黑洞成為了宇宙中最為神秘的天體之一。2015年電影《星際穿越》中對(duì)黑洞形象的描畫(huà)，更是令無(wú)數(shù)人浮想聯(lián)翩。

　　然而，真實(shí)的黑洞到底長(zhǎng)什么樣？4月10日，事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）國(guó)際合作組織在全球六地同步召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)，宣布他們已經(jīng)捕獲了首張黑洞照片?！短祗w物理學(xué)雜志通信》以特刊的形式通過(guò)六篇論文發(fā)表了這一重大成果。

　　黑洞，只是說(shuō)說(shuō)而已？

　　黑洞并不是一個(gè)什么新鮮詞兒。在理論上，它是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言存在的一種天體。根據(jù)質(zhì)量，天文學(xué)家將宇宙中的黑洞分為恒星級(jí)質(zhì)量黑洞（幾十倍至上百倍太陽(yáng)質(zhì)量）、超大質(zhì)量黑洞（幾百萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量以上）和中等質(zhì)量黑洞（介于兩者之間）三類。

　　證明黑洞的存在是天文學(xué)家孜孜不倦的追求，但受到觀測(cè)手段的限制，直到上世紀(jì)60年代，科學(xué)家對(duì)黑洞都還只能是“說(shuō)說(shuō)而已”。

　　“很久之后人類才意識(shí)到，原來(lái)可以通過(guò)技術(shù)的革新，在宇宙中搜尋這個(gè)黑洞?！敝袊?guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)沈志強(qiáng)說(shuō)。

　　但是，這一過(guò)程并不順利。

　　由于黑洞是一個(gè)完全黑暗的天體，在一定范圍內(nèi)，就連光線都無(wú)法從中逃脫。此外，由于黑洞距離地球非常遙遠(yuǎn)，以往的天文觀測(cè)設(shè)備想要看到黑洞，可以說(shuō)是“心”有余，而分辨率不足。

　　因此，天文學(xué)家只能通過(guò)尋找一些間接證據(jù)來(lái)證明黑洞的存在，比如觀察周?chē)阈沁\(yùn)動(dòng)、吸積盤(pán)、噴流乃至引力波等等。

　　好奇的人類怎會(huì)止步于此？近年來(lái)，科學(xué)家開(kāi)始著手實(shí)施一個(gè)宏偉的計(jì)劃。

　　跟地球一樣大的望遠(yuǎn)鏡

　　為了能“看見(jiàn)”黑洞，全球200多名科學(xué)家組成了EHT合作組。2017年4月，他們挑選了世界上多個(gè)海拔最高、位置最為偏僻的射電天文臺(tái)，包括夏威夷和墨西哥的火山、亞利桑那州的山脈、西班牙的內(nèi)華達(dá)山脈、智利的阿塔卡馬沙漠以及南極點(diǎn)共計(jì)6個(gè)地區(qū)8個(gè)臺(tái)站，打算以一種愛(ài)因斯坦從未想過(guò)的辦法觀測(cè)黑洞。

　　“黑洞的觀測(cè)要求非常高，而地球受到大氣層的保護(hù)，很多電磁波無(wú)法穿透大氣，只有在海拔三四千米的山上，才有可能觀測(cè)到這些信號(hào)?！鄙蛑緩?qiáng)告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

　　地址選定后，科研人員使用了甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù)使世界各地的射電望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，并進(jìn)行同步觀測(cè)，同時(shí)利用地球自轉(zhuǎn)組成了一個(gè)口徑如地球大小、觀測(cè)波段為1.3 毫米的虛擬望遠(yuǎn)鏡，其精度足以讓一個(gè)人在巴黎的咖啡館閱讀紐約的一張報(bào)紙。

　　“這些望遠(yuǎn)鏡并沒(méi)有實(shí)際連接起來(lái)。”中科院上海天文臺(tái)研究員路如森說(shuō)，“它們之間是借助氫原子鐘進(jìn)行精確計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄的同步。所有的數(shù)據(jù)匯總起來(lái)之后，科學(xué)家利用新型的計(jì)算工具，最終生成了黑洞的圖像?！?/p>

　　“真身”現(xiàn)身

　　這個(gè)巨大的望遠(yuǎn)鏡所達(dá)到的靈敏度和分辨率是前所未有的，在這只“大眼睛”的幫助下，科學(xué)家終于見(jiàn)到了黑洞的“真身”。

　　這張圖片揭示了室女座星系團(tuán)中超大質(zhì)量星系M87中心的黑洞，這個(gè)黑洞距離地球5500萬(wàn)光年，質(zhì)量為太陽(yáng)的65億倍。

　　這也是人類距離黑洞最近的一次。整張照片所獲取的圖像，僅為黑洞事件視界尺寸的2.5倍。相比之下，人類以前的一些模糊的觀測(cè)結(jié)果只能說(shuō)距離黑洞還有“十萬(wàn)八千里”。

　　“我們捕獲到了黑洞的首張照片?！盓HT 項(xiàng)目主任謝潑德·多爾曼說(shuō)，“這是一項(xiàng)由200 多位科研人員組成的團(tuán)隊(duì)完成的非凡的科研成果?！?/p>

　　最為重要的是，這張照片使得愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論得到了首次試驗(yàn)驗(yàn)證。科研人員進(jìn)行了多次獨(dú)立的EHT 觀測(cè)，通過(guò)多個(gè)校準(zhǔn)以及不同的成像方法，均揭示了一個(gè)環(huán)狀的結(jié)構(gòu)及其中心的暗弱區(qū)域，即黑洞陰影，而這也正是愛(ài)因斯坦所預(yù)言的。

　　“愛(ài)因斯坦是對(duì)的，他的廣義相對(duì)論經(jīng)受住了考驗(yàn)，我們對(duì)黑洞的理解也是正確的?！鄙蛑緩?qiáng)說(shuō)，“這是一個(gè)值得被歷史銘記的時(shí)刻?！?/p>

　　中國(guó)貢獻(xiàn)

　　中國(guó)科學(xué)家長(zhǎng)期關(guān)注高分辨率黑洞觀測(cè)和黑洞物理的理論與數(shù)值模擬研究，EHT國(guó)際合作形成之前就已開(kāi)展了多方面具有國(guó)際顯示度的相關(guān)工作。在此次合作中，中國(guó)科學(xué)家在早期國(guó)際合作的推動(dòng)、望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)間的申請(qǐng)、夏威夷JCMT望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)、后期的數(shù)據(jù)處理和結(jié)果理論分析等方面作出了自己的貢獻(xiàn)。

　　此次的成果得到了中科院天文大科學(xué)研究中心的支持，該中心由國(guó)家天文臺(tái)、紫金山天文臺(tái)和上海天文臺(tái)共同建立，是EHT一個(gè)合作機(jī)構(gòu)的成員。

　　而在200多名科研人員中，來(lái)自中國(guó)大陸的學(xué)者有16人：中科院上海天文臺(tái)8人、中科院云南天文臺(tái)1人、中科院高能物理研究所1人、南京大學(xué)2人、北京大學(xué)2人、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)1人和華中科技大學(xué)1人。另外，還有部分來(lái)自中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的學(xué)者。

　　“我很早就與中國(guó)科學(xué)家合作研究黑洞，很高興我們能一起慶祝今天的進(jìn)展。”EHT科學(xué)委員會(huì)主席、荷蘭奈梅亨大學(xué)教授海諾·法爾克說(shuō)，“在天文學(xué)、射電天文學(xué)、太空天體物理等領(lǐng)域，中國(guó)在這個(gè)全球項(xiàng)目中作出了非常重要的貢獻(xiàn)。”

　　“對(duì)M87中心黑洞的順利成像絕不會(huì)是EHT國(guó)際合作的終點(diǎn)站。”沈志強(qiáng)說(shuō)，“我們期望也相信，在不久的將來(lái)，EHT會(huì)有更多令人興奮的結(jié)果?！?/p>

　?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2019-04-11 第1版 要聞)