在看黑洞照片之前，你必須知道這些事_風聞

轉自“國家地理中文網”

黑洞的第一張照片即將出現，

但是你知道這個“洞”有多麼難拍嗎？

首先，就要“六神合體”——

“六神合體”

前年4月，一組地球超級觀測陣列出現，它們被統稱為“事件視界望遠鏡”（EHT）。天文學家把分佈在全世界的6座（後新加入2座）大型天文台以電子方式相互連接，它創造了一個與地球等寬的“虛擬望遠鏡盤面”，也就是説這個望遠鏡跟地球幾乎一樣大。

動畫片《六神合體雷霆王》截圖

舉世界之力，

我們終於獲取了2萬6千光年外

一顆黑洞的無線電數據。

**今晚——就在幾小時之後的今晚9點，“事件視界望遠鏡”（EHT）將發佈第一張黑洞“照片”。**更確切地説，這張萬眾期待的照片拍攝的是黑洞周圍的神秘區域，即視界線。而在此邊界內，即使是速度最快的“光”，也無法逃出黑洞的魔掌。

銀河中心最“坑”的存在

起初，事件視界望遠鏡瞄準了兩個超重黑洞：一個是名叫人馬座A*（Sagittarius A*）的黑洞，位於銀河系中心，比太陽重約400萬倍；另一個則位於附近的M87星系中心，比太陽重約1500倍。

供圖：NRAO, AUI, NSF

巡天之眼：上圖是智利66個阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米陣列射電望遠鏡（ALMA）的一部分。

後來，將南極望遠鏡和智利阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米陣列望遠鏡（ALMA）納入進來。阿塔卡瑪陣列望遠鏡使事件視界望遠鏡的精度提高了10倍，**如果月球上放着一顆高爾夫球，那麼你在地球就能清楚看見。**這種神視覺，使我們能夠拍攝到黑洞周圍極小的視界。

供圖：D. COE, J. ANDERSON和R. VAN DER MAREL（太空望遠鏡科學研究所），美國宇航局，歐洲航天局

重磅黑洞

1000倍於哈勃

拍攝黑洞需要分辨率極高的觀測儀器，**即便是哈勃望遠鏡，也要提升1000倍分辨率才能滿足拍攝黑洞的要求。**事件視界望遠鏡通過甚長基線干涉測量技術，終於滿足了拍攝需求。

供圖：NASA/JPL-CALTECH

銀河巨物：美國宇航局一架望遠鏡觀測到的遙遠星系中，一圈恆星環繞着中心的一個黑洞。

全球大部分地區都要晴好

多年時間，研究團隊一直在調整多座望遠鏡的觀測時間，併為每個地方配備關鍵電子儀器。儘管萬事俱備，但最終還有無法控制的一個關鍵因素——天氣。為了將這種影響最小化，射電望遠鏡通常都安放在高海拔，比如山頂或荒漠高原上，但是，突然侵入的雲朵和雨雪仍會導致天文台無法工作；此外，高海拔地區的強風也會讓望遠鏡宕機。

10000台電腦的硬盤被裝滿了

每一個天文台產生的數據量都非常龐大，無法通過電子渠道傳輸。所有望遠鏡產生的數據量，相當於10000台電腦的存儲空間。

黑洞是一隻永遠吃不飽而且無所不吃的怪獸，是一切物質的墳墓，引力極巨大。它們其實就是宇宙中密度最大的天體。由巨大恆星坍縮形成的恆星黑洞，能將十個太陽壓縮成比北京市還小一半。星系中心的超重黑洞，其質量是太陽的數十億倍。它們的起源至今仍是未解之謎。

人馬座A*

供圖：歐洲航天局/哈勃&美國宇航局

恆星WR 124（又名Hen 2-427），其周圍環繞着年齡為1萬年的M1-67星雲，這對宇宙伴侶都屬於人馬座。

早在1974年，科學家們已經發現了一個非常緊湊的電磁波。它來源於距離地球2萬6千光年的人馬座中的某個區域，科學家們將其稱為人馬座A*（英文簡稱Sgr A*）。如今，人們得知這個電磁波的源頭是一個超重黑洞，位於我們星系的中心，質量是太陽的400多萬倍。

​1、奇點

根據愛因斯坦方程，在黑洞中心，一顆恆星全部的質量都坍縮成了密度無限大、無量綱的點，即為奇點。奇點可能存在也可能不存在——但是在我們對重力的理解中，奇點卻指向了一個數學意義上的一個“洞”。

供圖：NRAO, AUI, NSF

物質核心：這幅插畫描繪的是銀河系中心超重黑洞的樣子。

2、視界

圍繞在人馬座A*周圍約2060萬公里範圍內的視界，即為光都無法逃出的黑洞引力邊界。

3、靜態極限

供圖：NRAO, AUI, NSF

射電星：銀河系中心區域的近景，那裏正是超重黑洞的所在。

黑洞的旋轉會扭曲空間，使環繞在其周圍的物質公轉速度加快或減慢。在某些環繞軌道上，某些物體以光速相對於黑洞的旋轉而運動，從而看上去像是靜止狀態。這一軌道即為靜態極限。當速度到達極限的時候，反而看似靜止，看似悖謬的理論，卻也易於理解，比如當人類扎馬步一直保持靜止，反而會感到非常非常累。

4、X射線噴流

供圖：NASA, CXC, STANFORD, J.HLAVACEK-LARRONDO ET AL

美國宇航局一架望遠鏡觀測到了迄今為止最強勁的超重黑洞X射線輻射。該黑洞距離地球約39億光年。

雖然人馬座A*如今看起來很平靜，但在2萬年前左右，它可能吞噬了一顆恆星或者比太陽重100倍的氣體雲。這頓“大餐”產生的X射線噴流從黑洞的兩極向外噴射。（黑洞的兩極與星系盤面的夾角為15度）

天文學家以毫米級無線電波觀測這些黑洞，因為在這個波長範圍內，光可以透過星系中心濃厚的氣體與塵埃，相對暢通無阻地到達地球。

物質被吸進黑洞去了哪裏呢？

白洞是廣義相對論所預言的一種性質正好與黑洞相反的特殊天體。白洞目前還僅是一種理論模型，尚未被觀測所證實。黑洞、白洞和蟲洞，是構成宇宙的三大重要器官。

黑洞密度無窮大，質量無窮大，空間極度彎曲，連光都不能逃逸。黑洞能吸收在其引力範圍內的任何物質，卻不能向外噴發任何物質。黑洞的內部必然存在蟲洞，黑洞裏的超密物質將轉化為能量，經過蟲洞，由白洞向外噴發。這個噴發，首先是極高温度和壓力的超級能量流，是超光速的，愛因斯坦所説的光速是速度的極限，只適用於物質世界。黑洞吸入、蟲洞經過、白洞噴出——這個方向是不可逆的。

斯蒂夫·霍金，黑洞理論的集大成者、甚至在晚年提出黑洞根本不存在的可能性，使得好不容易被我們讀懂一些的宇宙，瞬間更加撲朔迷離。**最後，我們曾期待他在遺作《十問》中能解答我們關於他一切研究的真相，**直到讀到下面的一席話語，我們才發現，沒有答案，才是一切的答案。

攝影：Richard Ansett，BBC

“我在這個星球上過着一種非凡的生活，我利用奇思異想和物理定律穿越宇宙。我到過銀河系最遠處，旅行進入過黑洞，還返回過時間的起點。在這個地球上，我經歷了高潮和低谷、動盪與安寧、成功和痛苦。我遭遇貧窮，享用富裕，曾經矯健，又身患殘疾。我既受到讚揚，也受到批評，但從未被忽視過。通過我的研究，我非常榮幸地能夠為人類對宇宙的理解做出貢獻——

但如果宇宙中不存在我所愛且愛我的人，那的確會是一個空虛的宇宙。沒有他們，偌大宇宙的一切奇蹟都對我毫無意義。”

（摘自《十問：霍金沉思錄》）