4月10日晚九點(diǎn)，人類歷史上首張黑洞照片將在萬(wàn)眾矚目之下揭開面紗。   

　　注意！這可不是一張簡(jiǎn)單的照片，而是一項(xiàng)“開創(chuàng)性的成果”，具有劃時(shí)代意義。

　　不過，要想看明白黑洞照片，一些必需的知識(shí)儲(chǔ)備不可少。

　　為了更好幫助廣大網(wǎng)友更好了解黑洞，我們特意準(zhǔn)備了這份含金量極高的知識(shí)大全，看完后，秒變黑洞達(dá)人。

　　黑洞是愛因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言存在的一種天體，具有非常強(qiáng)的引力，在它周圍的一定區(qū)域內(nèi)，連光也無法逃逸出去，這個(gè)邊界稱為“事件視界”。

　　宇宙中，根據(jù)質(zhì)量天文學(xué)家們將宇宙中的黑洞分成3類：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）。

　　其中一種理論模型預(yù)言的銀心的黑洞陰影以及周圍環(huán)繞的新月狀光環(huán)，圖片來源：路如森，上海天文臺(tái)

　　乍一聽黑洞的名字，不少人以為是沒法看見的洞。如果沒法看見，那怎么就知道它存在呢？在這次拍照前，天文學(xué)家們是通過各種間接的證據(jù)來表明黑洞的存在，主要有3類代表性證據(jù)。

　　第一，恒星、氣體的運(yùn)動(dòng)透露了黑洞的蹤跡。黑洞有強(qiáng)引力，對(duì)周圍的恒星、氣體會(huì)產(chǎn)生影響，于是我們可以通過觀測(cè)這種影響來確認(rèn)黑洞的存在。

　　第二，根據(jù)黑洞吸積物質(zhì)（吃東西）發(fā)出的光來判斷黑洞的存在。

　　第三，通過看到黑洞成長(zhǎng)的過程“看”見黑洞。

　　還有很多類似的證據(jù)，無不說明了黑洞真實(shí)存在。但這還是間接的，我們想直接“看”到黑洞。

　　對(duì)黑洞陰影的成像將能提供黑洞存在的直接“視覺”證據(jù)。

　　黑洞是具有強(qiáng)引力的，因此給黑洞拍照，最重要的目的是在強(qiáng)引力場(chǎng)的極端環(huán)境下驗(yàn)證愛因斯坦的廣義相對(duì)論，并同時(shí)細(xì)致研究黑洞周圍的物質(zhì)吸積和噴流的形成及傳播。

　　遙遠(yuǎn)宇宙中擁有巨大黑洞的類星體示意圖(圖片制作人：李兆聿。背景圖片來源于NASA/JPL-Caltech和Misti Mountain Observatory) 

　　黑洞陰影和周圍環(huán)繞的新月般光環(huán)是非常非常小的。在拍照設(shè)備能力有限的情況下，要想拍攝到照片，就只能找到一個(gè)看起來角直徑足夠大的黑洞作為對(duì)象。

　　要對(duì)黑洞成像，必須要保證望遠(yuǎn)鏡足夠靈敏，能分辨的細(xì)節(jié)足夠小，從而能保證看得到和看得清。

　　此次拍照使用的視界望遠(yuǎn)鏡（EHT），觀測(cè)所利用的技術(shù)就是毫米波VLBI，目前其工作波段在1.3mm，并且將有望擴(kuò)展到更短的0.8mm。2017年4月份參加EHT觀測(cè)的8個(gè)臺(tái)站，實(shí)線連接的為觀測(cè)M87的7個(gè)臺(tái)站，虛線連接的為觀測(cè)一個(gè)校準(zhǔn)源（3C279）的臺(tái)站。

　　首先，要選擇合適的拍照對(duì)象——近鄰的超大質(zhì)量黑洞是完美的黑洞成像候選體。其次，共同合作組成一個(gè)超級(jí)大望遠(yuǎn)鏡——視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）。再次，必須在合適的觀測(cè)波段——毫米波。

　　面對(duì)記錄的龐大數(shù)據(jù)量，進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)后期處理和分析，獲取最終的黑洞圖像。2017年4月份的EHT觀測(cè)中每個(gè)臺(tái)站的數(shù)據(jù)率達(dá)到驚人的32Gbit/s，8個(gè)臺(tái)站在5天觀測(cè)期間共記錄約3500TB數(shù)據(jù)，如果是這么多電影的話，至少要幾百年才能看完！

　　黑洞存在于宇宙中，這幾個(gè)理由決定了黑洞值得研究：

　　第一， 在我們居住的銀河系中心有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，它的質(zhì)量大約400多萬(wàn)倍太陽(yáng)。

　　第二， 大家都會(huì)會(huì)問，這顆超大質(zhì)量黑洞會(huì)影響我們的生活嗎？

　　第三， 銀河系中除了這個(gè)超大質(zhì)量黑洞外，還有很多恒星級(jí)黑洞，它們和我們有關(guān)系嗎？

　　第四， 黑洞和它所在的星系之間究竟有什么關(guān)系。

　　此外，黑洞自身有一堆秘密，都非常神秘，等待進(jìn)一步研究。