史上首张黑洞照片公布 这就是黑洞啊？！更像甜甜圈

黑洞照片是怎么拍出来的？

为什么照片比较模糊？

拍的是黑洞哪个“部位”？

黑洞到底黑不黑？

人若掉进黑洞会怎样？

黑洞是否会无限膨胀？

瞧，我又说对了

一百多年前，爱因斯坦的广义相对论率先对黑洞作出预言，从此成为许多科幻电影的灵感源泉。

“这是人类获得关于黑洞的第一个直接视觉证据，证实了爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。”参与国际合作的中方科学家、中国科学院上海天文台台长沈志强说。

这一刻，想起霍金

黑洞照片一公布，立刻引发网友众多评论，“可惜霍金看不到了”。

距离霍金去世已经一年多了，但是他的黑洞理论仍是世人关注的焦点。

霍金曾说，黑洞或是通往平行宇宙的一个出口。“只要黑洞非常巨大，而且如果它在旋转，那么它或许就是前往另一个宇宙的通道。”

黑洞，一个无人不知却知之甚少的生僻热词，迎来历史性一刻——北京时间4月10日，一个“超巨型”质量黑洞向人类首次示现真容，以一张高清“写真”，用“眼见为实”的方式，定格了自己的真实存在，也引发了人们更多好奇。这是1915年爱因斯坦预言黑洞存在后，人类首次“亲眼目睹”黑洞的真容。

神秘天体黑洞终于被人类“看到”了！10日，“事件视界望远镜”项目在全球多地同时召开新闻发布会，发布他们拍到的第一张黑洞照片。

照片“主角”是室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞，其质量是太阳的65亿倍，距离地球大约5500万光年。照片展示了一个中心为黑色的明亮环状结构，看上去有点像甜甜圈，其黑色部分是黑洞投下的“阴影”，明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘。

“我很高兴地宣布，我们首次看到了曾认为不可见的东西……而这只是开始。”项目主任、美国哈佛-史密森天体物理学中心的谢泼德·杜勒曼在美国首都华盛顿说。除华盛顿外，中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔和日本东京等地也同时召开发布会。美国《天体物理学杂志通讯》以特刊形式发表这一重大成果。

中国科学家全程参与了给黑洞拍照这项国际合作，在早期推动这一项国际合作、望远镜观测时间申请、夏威夷望远镜观测运行、后期数据处理和理论分析等方面均做出了贡献。

“过去一二十年间，中国在射电天体物理学、天文学等领域取得了巨大进展，在此次国际合作中做出了不可或缺的贡献。”荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克说。

>>虚拟答问

黑洞：人类拍的其实是我的侧脸

黑洞预言流传百年来，我们是第一批“看见”黑洞的人类！兴奋之余，网友纷纷吐槽，这就是黑洞？明明就是个甜甜圈啊!而记者们则试图用最简单的语言解密此次里程碑式发现背后的“十万个为什么”。万幸的是，这次被拍到照片的主角——室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞接受了媒体的专访。

——黑洞，你好，请先来个自我介绍。

黑洞：好的，我活了100多亿年，人类终于给我拍了张照片。我的“写真”现在传遍了世界，引发人们的关注。这里，我要感谢为我拍照的200多位科研人员，他们用一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜，将地球上不同地点的8个射电望远镜组合成观测阵列，终于拍下了我的“盛世侧颜”。

——黑洞，原来过去这些年你只是“传说”？

黑洞：没错！尽管你们人类在《星际穿越》等科幻电影中，一次次曝光过我的瑰丽，但那些画面都只是导演们“一厢情愿”的想象，我们到底长啥样之前从来没人真正见过。我们只存在于牛顿万有引力定律和爱因斯坦广义相对论的公式和方程中，因为太过“超出人类理解”，就连最早预言的人都怀疑我们的真实存在。直至2015年，人类首次探测到两个黑洞合并所产生的引力波，才强有力地证明了黑洞的存在，但那仍只是间接证明。

所以，无图无真相，在人类没有眼见为实“看到”黑洞之前，我一直是“传说”。

——这位“隐士”，你到底“躲”到哪里去了？

黑洞：如果非要给“你我”之间加上个距离，那就是5500万光年。我位于室女座星系团中一个超大质量星系——M87的中心，距离地球5500万光年。你们所在的银河系也是“室女座”星系团的一员。

——听说你长得“大到没边”，那究竟是多大？

黑洞：不准确！我只是很重，但我的体积很小。我只是质量和密度超乎想象得大，质量是太阳的65亿倍，体积却比较小，小到内部几乎没有空隙。

因此拥有超强引力，可“吞噬”周围的气体、尘埃，乃至临近的恒星系和较小的黑洞。超强引力帮助我们以极其暴力的方式“跑马圈地”，宣誓自己的“势力范围”。

——首张黑洞“写真”拍的是你哪个“部位”？

黑洞：挺不好意思的，其实你们拍的是我的侧颜“轮廓”。照片中，黑色圆影的中央“隐藏”着黑洞的真身。圆影外侧新月形的光环是黑洞周围气体发出的光，所以，首张黑洞“写真”拍到的是黑洞的“轮廓”，更确切的说，就是上面曾说到的“盛世侧颜”。

——黑洞，你到底黑不黑？

黑洞：外面黑，里面也许不黑。黑洞像个“至暗无底洞”，即便大名鼎鼎的“最牛飞毛腿”——光也难逃“魔洞”。但已故科学家霍金推断，黑洞并不像想象的那么黑，事物可以从黑洞逃脱。不过，这次照片显示，黑洞势力范围之内的确漆黑一片，但是势力范围里面，那个质量超大、体积超小的天体到底什么颜色，照片上还看不清楚。至于黑洞中有没有科幻电影中畅想的“逃离通道”，仍不清楚，照片中没法看到。

——这么说来，物理教科书中某些理论失效了？

黑洞：你高兴得有点儿早，我劝你该上物理课还是得继续上。在没有拍到黑洞照片之前，科学家根据爱因斯坦广义相对论精准计算出了黑洞真身外黑色区域和新月形光环的结构。拍到黑洞照片后，科学家们发现，真实情况和计算的结果一模一样，可见，观测结果验证了爱因斯坦的广义相对论。不过，由于目前还无法“看清”黑洞的最里面，那里的运行规律是否与人类已知物理定律相悖还不得而知。新华

>>脑洞大开

黑洞照片好拍吗？

要是跌进黑洞会怎么样？

黑洞照片好拍吗？

“像从地球观察月球上一个橘子”

“如果地球是平的，那使用探测黑洞的技术就可以从德国波恩看清美国纽约街头报纸上的字。”拍摄黑洞项目协作委员会主席及照片数据分析机构的负责人岑苏斯说。

黑洞如此遥远，寻找它如同从地球观察月球上的一个橘子，需要的望远镜口径超乎想象。况且，这个望远镜还要足够灵敏，才能“看”得清极其微小的细节。因此，要给黑洞拍照，依靠人类现有任何单个天文望远镜都远远不够。于是，科学家们想出了一个大胆的科学计划：用分布全球的8个观测点，组成一个口径如地球直径大小的虚拟望远镜。

要顺利拍照，不仅要“看”得远，还要选对频道。对黑洞成像而言，最佳的波段进行观测至关重要，这个波段就在1毫米附近，这一波段的黑洞电磁波辐射最明亮，而背景“噪音”的干扰又最小。正是这一特殊要求，让包括“中国天眼”在内的一些大型望远镜“束手旁观”。

拍照难，洗照也不易。望远镜记录下的海量数据，需要进行复杂的后期处理和分析，才能获取最终的图像。以2017年4月观测为例，每个台站的数据率达到惊人的32GB/秒，8个台站在5天观测期间共记录约3500TB的数据。专家表示，如果是像看电影一样不间断地看，这些数据至少需要500多年才能看完。

为什么照片比较模糊？

强引力导致周围发光物质扭曲

之前，对于黑洞照片，专家们普遍认为应该不清晰，最终的成像结果也证实了这一点。

专家们认为，首先，由于光线无法逃出黑洞，黑洞自身是不发光的，我们看到的发光实际都来自于事件视界外面的物质，“因为黑洞本身不发光，我们只能通过拍摄它周围非常近的一些发光物质来衬托它的存在。”因此，这种照片本身就是通过“阴影”来衬托的。其次，由于黑洞强引力导致的相对论效应，如光线弯曲、引力红移等，会导致黑洞周围物质发光的不对称和扭曲。此外，黑洞外面的“环境”也并不完全干净，尘埃、气体、磁场、喷流等因素都会对黑洞附近物质的发光产生影响。而且，望远镜的分辨率毕竟还是有限的，图像的测量和重构过程也很复杂。

拍摄照片的意义是什么？

有助了解星系的形成和演化

关于照片的意义，中国科学院国家天文台研究员、《中国国家天文》执行总编辑苟利军博士表示：“虽然早在1915年就诞生了黑洞理论，但在过去一百年里，人类从来也没有看到过直观的黑洞照片，但这次人们可以通过照片第一次看到黑洞的存在，有可能帮助我们去解开更多谜题。比如，物质在黑洞周围如何运动、喷流现象是如何产生的。”

美国哈佛大学理论物理学家亚伯拉罕·洛布形容：“百闻不如一见，一图抵千言。照片给出黑洞这一极端天体存在的最直接证据，验证了广义相对论，我们希望借此了解星系的形成和演化，终极目标是从天文领域认识自然，了解宇宙的形成。”

公布照片后，下一步是什么？

扩大望远镜数量拍摄更好的照片

拍摄黑洞项目协作委员会主席及照片数据分析机构的负责人岑苏斯表示，首次发布黑洞照片“只是开始”。“我们未来会扩大阵列望远镜的数量规模，提高灵敏度和分辨率，继续观测两个黑洞在不同阶段的变化，甚至对新的黑洞进行观察，拍摄新的、质量更好的照片。”

“首次拍到黑洞真容只是迈出了人类认知黑洞的历史性一步，接下来我们将进一步增加观测望远镜的数量，希望用更短的时间拍出细节更丰富、角度更多样的黑洞照片，也希望有朝一日能在宇宙中开展系统的“黑洞普查”。”中国科学院上海天文台研究员袁峰说。

我们身边有黑洞吗？

银河系中心也应存在黑洞

黑洞吸引一切，甚至连光线都无法逃脱，这一说法引发一些网友玩笑般的恐慌，“我们身边不会有黑洞吧，不会把我也吸了进去？”对此，科学家表示，一般认为，每个星系的中央位置都有一个超大质量黑洞。观测表明，像我们银河系这样的正常星系中心应该也存在质量在百万太阳质量以上的黑洞，只是因为这些正常星系中心的黑洞周围没有多少可供吞噬的物质，所以其表现不如其他星系的黑洞那么“活跃”。

人掉进黑洞会怎样？

会成为由原子构成的细流

科幻电影《星际穿越》中男主角滑向黑洞，掉进了一个彩色横竖整齐的五维空间，最终改变了时间和空间，回到了女儿的身边，那么，真实的情况是怎样的？专家表示，正常情况下，落入黑洞的宇航员应该会立即被黑洞的潮汐力撕成由原子构成的涓涓细流。但如果这个黑洞在以很高的速度自转，同时其内部还有能产生斥力的“奇异物质”，就有可能会形成一条稳定的、连接黑洞和白洞（广义相对论所预言的一种性质正好与黑洞相反的特殊天体，这种天体里面的物质可以向外运动，但不能进入白洞。白洞目前还未被观测所证实）的特殊通道，也就是虫洞（宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道，通过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行）。通过抄虫洞这条近路，宇航员有可能跑到非常遥远的另一片宇宙区域，实现一场单向的太空旅行。

黑洞是否会无限膨胀？

未来的宇宙由黑洞主宰

专家表示，按照霍金的黑洞蒸发理论，黑洞在吸积的同时，也在蒸发、辐射。蒸发和辐射的快慢与黑洞的质量大小相反，越大的黑洞，其辐射效率越低。比较大的黑洞，比如太阳质量以上的，基本只会增大，这样来看，未来的宇宙是由黑洞主宰的。综合新华社、央视等

多知道点

根据质量，黑洞可分为三种

科学界普遍认为，黑洞是宇宙中最神秘的天体，几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处，其周围形成一个强大的引力场，在一定范围之内，连光线都无法逃脱,这个边界称作“事件视界”。

根据理论推算，银河系中光恒星量级的黑洞就有上千万个。天文学界认为，许多星系中央都有超大质量黑洞。例如代号M87的超巨椭圆星系中心黑洞的质量被认为约为太阳的65亿倍。

天文学家根据质量将宇宙中的黑洞分成了三类：恒星级质量黑洞（几十倍至上百倍太阳质量）、超大质量黑洞（几百万倍太阳质量以上）和中等质量黑洞（介于两者之间）。

黑洞研究简史

时空中的无底深渊、深藏不露的引力陷阱……黑洞是天文物理史上最引人注目的研究课题之一，更是科幻小说、电影等多种文艺作品中的常见“角色”。

人类关注黑洞的历史可以追溯到18世纪末。在万有引力定律提出约百年后，英国科学家约翰·米歇尔在1783年首次提出，可能存在引力强大到连光线也无法逃离的“暗星”。不过，那时人们对此讨论不多。1915年，爱因斯坦提出真正“预见”黑洞的广义相对论。但其实，就连爱因斯坦也曾经不相信黑洞真实存在。不过，科学界利用广义相对论计算得出，在宇宙中存在这样的天体。20世纪60年代，美国天体物理学家约翰·惠勒首次提出“黑洞”这个词，象征着黑暗和神秘。2015年，引力波探测项目为黑洞的存在提供了明确证据，首次“听”到了黑洞。

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