拍攝黑洞是一個(gè)非常困難的事，其難點(diǎn)在于分辨率和靈敏度不足，由于黑洞普遍距離我們非常遙遠(yuǎn)，銀河系中心黑洞距離太陽(yáng)系2.6萬(wàn)光年，這次公布的M87星系黑洞距離我們5350萬(wàn)光年，相當(dāng)遙遠(yuǎn)。

宇宙印象 深度科普欄目第902期 黑洞終于露面了！不過(guò)我們對(duì)黑洞樣子的察覺(jué)也有了初步的認(rèn)識(shí)，比如星際穿越中的黑洞，無(wú)非就是發(fā)出強(qiáng)大輻射的吸積盤(pán)在強(qiáng)引力環(huán)境下被扭曲到極致的模樣。雖然星際穿越中的黑洞可能無(wú)法100%體現(xiàn)真實(shí)的黑洞，但也能猜到一半。事件視界望遠(yuǎn)鏡昨晚拍攝的黑洞圖像也是一個(gè)巨大的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，這是黑洞的吸積盤(pán)，物質(zhì)在黑洞周?chē)奂越咏馑俚乃俣冗\(yùn)行，發(fā)出強(qiáng)大的輻射。

吸積盤(pán)中間黑暗的部分顯然是連光都無(wú)法逃脫的區(qū)域，直通黑洞內(nèi)部，這里也是人類(lèi)觀測(cè)的禁區(qū)。于是我們可以得出一個(gè)界限，在黑洞內(nèi)外是個(gè)截然不同的兩個(gè)時(shí)空，黑洞之外也是我們所認(rèn)識(shí)物理定律能夠發(fā)揮作用的地方，黑洞之內(nèi)物理定律基本失效。

為什么要拍攝黑洞

黑洞作為天體物理學(xué)上的最神秘、最極端的天體之一，如果能夠徹底了解黑洞，那么宇宙運(yùn)行的機(jī)制也會(huì)解答一大半。在過(guò)去數(shù)十年，研究黑洞基本上是理論物理干的事，也就是紙上談兵，但這一次不同了，事件視界射電望遠(yuǎn)鏡清楚地拍攝到黑洞的圖像，為我們展示了黑洞吸積盤(pán)外圍結(jié)構(gòu)的真實(shí)情況。所謂實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，觀測(cè)就是實(shí)踐，有了觀測(cè)我們才能判斷理論是否正確。拍攝黑洞是一個(gè)非常困難的事，其難點(diǎn)在于分辨率和靈敏度不足，由于黑洞普遍距離我們非常遙遠(yuǎn)，銀河系中心黑洞距離太陽(yáng)系2.6萬(wàn)光年，這次公布的M87星系黑洞距離我們5350萬(wàn)光年，相當(dāng)遙遠(yuǎn)。距離我們最近的恒星只有4.2光年，而且卻需要數(shù)萬(wàn)年才能抵達(dá)。那距離5350萬(wàn)光年外的M87星系，連遠(yuǎn)在天邊都無(wú)法形容。為了拍攝M87星系的黑洞，天文學(xué)家調(diào)集了8座射電望遠(yuǎn)鏡，頭條獨(dú)家的宇宙印象認(rèn)為，在地球上看人馬座A黑洞相當(dāng)于看月球上的一個(gè)橙子，或者相當(dāng)于從紐約看洛杉磯的一張報(bào)紙。

即便觀測(cè)黑洞的難度很大，但科學(xué)家仍然要做這么，因?yàn)楹诙打?yàn)證了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論描述的時(shí)空扭曲，但科學(xué)家也懷疑，黑洞是廣義相對(duì)論的極限，這是一個(gè)極端的天體，廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)可能與實(shí)際觀測(cè)不符。這無(wú)疑挑戰(zhàn)了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，或許我們將開(kāi)啟一個(gè)新的物理學(xué)時(shí)代。從觀測(cè)意義上看，對(duì)黑洞成像的影響力可以與17世紀(jì)通過(guò)顯微鏡觀察昆蟲(chóng)和植物的成就相當(dāng)，雖然從發(fā)現(xiàn)意義上看推進(jìn)不大，但讓我們親眼看到了另一個(gè)世界的模樣。

M87星系的黑洞才是龐然大物

事件視界射電望遠(yuǎn)鏡是一個(gè)由八座射電望遠(yuǎn)鏡構(gòu)成的陣列，分布在全球各處，構(gòu)成了一個(gè)虛擬的射電網(wǎng)，相當(dāng)于一座直徑與地球相當(dāng)?shù)纳潆娡h(yuǎn)鏡。事件視界射電望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目組這次公布的是M87星系的黑洞，其質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)的65億倍，比銀河系黑洞還要大。要知道銀河系黑洞也只有430萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量，但M87星系的黑洞達(dá)到了65億倍太陽(yáng)質(zhì)量，這是一個(gè)非常恐怖的數(shù)字。

黑洞奧秘仍然會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間

即便我們獲得了M87星系的黑洞圖像，對(duì)于揭開(kāi)黑洞所有奧秘的貢獻(xiàn)并不大，而且為了這一天科學(xué)家準(zhǔn)備了很長(zhǎng)時(shí)間。事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目由200多名科學(xué)家組成，計(jì)劃前后進(jìn)展了20年左右的時(shí)間，資金主要來(lái)自美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)，還有其他的組織。該任務(wù)也只能對(duì)黑洞的事件視界進(jìn)行觀測(cè)，這是黑洞內(nèi)外分割線，一旦進(jìn)入其中，你永遠(yuǎn)無(wú)法離開(kāi)黑洞。如果我們要觀測(cè)黑洞內(nèi)部，那只能以某種方式進(jìn)入黑洞，但你的觀測(cè)結(jié)果永遠(yuǎn)無(wú)法傳出黑洞。

該項(xiàng)目的目標(biāo)主要有兩個(gè)，第一個(gè)是對(duì)黑洞事件視界進(jìn)行成像，第二個(gè)是分析廣義相對(duì)論是否符合觀測(cè)，如果不符合，那么就要修改。當(dāng)然如果符合的話，愛(ài)因斯坦又一次勝利了。話說(shuō)回來(lái)，如果廣義相對(duì)論不符合觀測(cè)，那么就說(shuō)明還可能存在一個(gè)新的理論，這就是我們將來(lái)所追尋的目標(biāo)。