有多难“拍”？人类成功获得银河系中心黑洞首张照片全过程

银河系中心黑洞的首张照片是这样做成的。EHT合作组织提供

继2019年人类历史首张黑洞照片发布后，又一张黑洞靓照来了！北京时间5月12日21时07分，银河系中心黑洞人马座A*（Sgr A*）的首张照片在中科院上海天文台揭开了面纱。

全球其他5个城市（比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国台北、日本东京、美国华盛顿）也都与上海同步公布了这张令天文学家兴奋的照片。

《天体物理学杂志通信》于5月12日以特刊的形式，通过10篇论文发表了有关黑洞照片的这一重大结果。这个黑洞距离地球有二万七千光年之遥，质量超过了太阳质量的四百万倍。

Sgr A*是黑洞有了“实锤”

这张黑洞照片是由“事件视界望远镜（EHT）”项目组织实施获得的。EHT把地球上的8台射电望远镜组合起来，形成了一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜，为科学家们提供了研究宇宙中最极端天体的新手段。

黑洞是一种密度极大的天体，具有非常强的引力，在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去，这一区域的最大边界被称为“事件视界”。实际上，EHT观测的就是黑洞的“事件视界”。

科学家之前已观测到众多的恒星围绕着银河系中心一个不可见的、致密的且质量极大的天体运动。今天发布的照片就给出了该天体就是黑洞的实证，为理解这种被认为居于大多数星系中心的“巨兽”的行为提供了宝贵的线索。

因为距离地球实在太远，这个黑洞的大小看上去与从地球上看38万千米远月亮上的甜甜圈大小差不多。为了给它拍这张照片，EHT对Sgr A*开展了多次夜间的观测，每次连续采集好几个小时的数据，如同相机的长时间曝光。

这是EHT合作组织继2019年发布人类第一张黑洞照片，捕获了位于更遥远星系M87中央黑洞（M87*）之后的又一重大突破。

尽管M87*比我们银河系中心的黑洞大1500多倍，也重1500多倍，但两个黑洞看起来格外相似。

“它们来自两种不同类型的星系，且具有极不相同的黑洞质量，但当我们聚焦在这些黑洞的边缘时，它们看起来神奇地相似。”来自阿姆斯特丹大学的理论天体物理学家、EHT科学委员会联合主席Sera Markoff教授说，“这告诉我们靠近黑洞的物体完全受广义相对论支配，我们在远处所看到的不同表象是由黑洞周围物质的差异造成的。”

比人类首张黑洞照片更难“拍”

尽管Sgr A*离我们更近，这张照片“拍起来”要比人类首张黑洞照片艰难得多。

来自斯图尔德天文台、亚利桑那大学天文系和数据科学所的EHT科学家Chi-kwan Chan解释道：“黑洞周围的气体均以几乎接近光速绕着Sgr A*和M87*高速旋转。气体绕转M87*一周需要几天到数周时间，但对相对小很多的Sgr A*来说，几分钟内气体即可绕转一周。这意味着在EHT观测Sgr A*时，该超大质量黑洞周围绕转气体的亮度和图案也在时刻快速变化着，有点像给一只正在追逐自己尾巴的小狗拍张清晰照片。”

来自中科院上海天文台的EHT合作成员路如森说：“确实，对银河系中心黑洞首次成像观测的数据分析耗费了EHT合作团队的巨大心血。”另一位来自上海天文台的EHT合作成员江悟补充道：“研究团队遍历了极大的成像参数空间，才得以确定这张黑洞照片。”

科学家对最终获得两个不同大小黑洞的照片尤其兴奋，这为他们的对照研究提供了条件。他们已经开始用这些新的数据来检验超大质量黑洞周围气体行为的相关理论和模型。

未来EHT的观测研究的脚步不会停止，科学家的野心是在不久的将来拍摄一部黑洞“电影”。

“拍摄一部银河系中心黑洞的‘电影’，是下一代EHT的追求。”来自中科院上海天文台的EHT合作国内协调人沈志强说，“我们正在规划建设中国的亚毫米波VLBI望远镜，以期参与到对Sgr A*的24小时不间断的接力观测中。”

陆成宽