事件視界望遠鏡陣列即將發佈第一個黑洞圖像，我們能從其中獲得什麼？_風聞

我們即將看到黑洞的第一個特寫圖像，以前我們看到的所謂黑洞圖像都是通過計算機模擬或者手工繪製出來的。

事件視界望遠鏡（EHT）是一個以觀測星系中央超大質量黑洞為主要目標的項目，它並不是指某一台具體的望遠鏡，而是一個射電天文台陣列。

該計劃以甚長基線干涉技術結合世界各地的射電望遠鏡，使多個相隔數萬公里的獨立射電天線互相協調、同時觀測同一目標並記錄下數據，形成一個接收口徑等效於地球直徑的射電信號接收陣列，並將望遠鏡的角分辨率提升至足以觀測黑洞表面事件視界尺度結構的程度。

EHT陣列成員包括：赫茲望遠鏡（ARO/SMT）、阿塔卡馬探路者實驗（APEX）、阿塔卡馬次毫米波實驗望遠鏡（ASTE）、毫米波天文學研究用組合陣列（CARMA）、加州理工學院次毫米天文台（CSO）、IRAM 30米望遠鏡（IRAM）、麥克斯威爾望遠鏡（JCMT）、大型毫米波望遠鏡（LMT）、次毫米波陣列望遠鏡（SMA）、阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）、北方擴展毫米陣列（NOEMA）、南極望遠鏡（SPT），中國科學院上海天文台是該項目的合作單位。

EHT期望藉此檢驗廣義相對論在黑洞附近的強重力場下是否會產生偏差、研究黑洞的吸積盤及噴流、探討事件視界存在與否，並發展基礎黑洞物理學。

EHT的觀測目標主要為銀河系中央的超大質量黑洞即人馬座A*（讀音：A-star），以及位於橢圓星系M87中央的超大質量黑洞。

人馬座A*距離我們約25900光年，是最近的超大質量黑洞；Ｍ87距離我們約5700萬光年，其中央黑洞以一道長達5000光年的噴流而著名。

為了看透佈滿塵埃的銀河盤面及圍繞在黑洞周圍的物質，EHT的觀測波長設定為1.33毫米，未來還將提升至0.87毫米。

由於聯合觀測產生的數據量龐大到無法使用互聯網傳輸，陣列中各個射電天文台會將觀測數據存儲在硬盤中郵寄至美國馬薩諸塞州的海斯塔克天文台，交由超算解析，併合成單一影像。

根據電腦模擬，環繞黑洞的物質發出的光將被黑洞自身質量產生的重力透鏡效應彎曲，在黑洞周圍形成一光環，而光環中央襯托出的圓形剪影便是黑洞的輪廓，也就是事件視界。

這個項目經過近幾年的觀測，已經開始對結果數據進行渲染，準備在本月發佈第一批圖像。科學家希望通過這些圖像解答以下問題：

一、黑洞到底長什麼樣？即事件視界是否可以被直觀觀測到。

有些黑洞可能名不符實，雖然理論上黑洞應該是“黑”的，因為它就像一個宇宙中的漏斗，包括光線以及任何觀察者的視線都會被強大引力吸收。但是當一個黑洞吞噬大量氣體與塵埃時，這些物質沿吸積盤螺旋跌入黑洞，在這個螺旋加速器中，構成物質的粒子以極高的速度相互碰撞，這個過程中物質被加熱到極高的温度，並輻射出x射線及其他高能射線。另外，由於黑洞的巨大質量，產生的引力透鏡效應，會使得來自黑洞背景的光線沿事件視界周圍扭曲折射，預期將在圖像中觀察到在這些輻射及光線映襯下的黑洞陰影。

二、檢驗廣義相對論，即黑洞周邊是否因廣義相對論而形成一個環形的陰影？

天文學家已經以廣義相對論建立模型，通過計算機模擬圍繞黑洞事件視界外的物質分佈及形態。這次獲得的圖像將被用來驗證這些模型及模擬效果是否正確。廣義相對論發表至今已經預測過許多牛頓力學範疇外的現象，但是科學家仍期待在強引力場下對其計算結果進行驗證。

三、能否發現超大質量黑洞周圍的脈衝星極其引力紅移現象？

很多研究人馬座A*超大質量黑洞的科學家都希望能找到一個圍繞着黑洞旋轉的脈衝星。當光線在黑洞附近脱離極端引力時，波長會伸展使光顯得更紅，這個現象被稱為引力紅移。引力紅移會改變脈衝星的掃描節拍，能使我們對廣義相對論效應進行更精確的檢測。以往對SgrA *的觀測並沒有在它附近發現脈衝星，原因可能是銀河系中心的氣體和塵埃會使它們很難被發現，科學家希望這次能夠通過EHT的強大能力尋找到一些這種天體。

四、黑洞如何產生噴流？

有些黑洞就像貪吃的饕餮，會吸入大量的氣體和灰塵，而有些黑洞則顯得非常挑食，具體原因還不清楚。超大質量黑洞會產生高度準直的超相對論性噴流，物質以接近平行的束狀氣流型態強力射出，並以接近光速跨越數個星系的距離。其成因據推測與黑洞的強大磁場有關，然而要分析出確切成因極其構成物質仍需更多觀測數據出爐。

銀河系中心的SgrA *似乎就是一個挑食的黑洞，儘管它有400萬太陽質量的重量，但它的吸積盤卻出人意料地暗淡。而EHT的另一個觀察目標，M87星系中心的超大質量黑洞，則非常貪婪，它的質量在35億至72.2億太陽質量之間，它不僅積聚了一個明亮的吸積盤，還發射出明亮的高速帶電亞原子粒子，並延伸出約5000光年。甚至觀測到有些黑洞產生的噴流比整個星系更長更寬，可以延伸出數十億光年。那麼將這些物質噴流發射到這麼遠的距離需要多麼強大的力量？

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觀察者：@酆都御史 | 公眾號：大好山水中人 | 頭條號：心繫宇宙天地寬