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4月10日晚九点，人类历史上首张黑洞照片将在万众瞩目之下揭开面纱。 注意！这可不是一张简单的照片，而是一项“开创性的成果”，具有划时代意义。 不过，要想看明白黑洞照片，一些必需的知识储备不可少。 为了更好帮助广大网友更好了解黑洞，我们特意准备了这份含金量极高的知识大全，看完后，秒变黑洞达人。 1、黑洞到底是一种什么洞? 黑洞是一种具有极强引力，连光也无法逃逸的天体 黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体，具有非常强的引力，在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去，这个边界称为“事件视界”。 宇宙中，根据质量天文学家们将宇宙中的黑洞分成3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）。 其中一种理论模型预言的银心的黑洞阴影以及周围环绕的新月状光环，图片来源：路如森，上海天文台 2、人类是怎么发现黑洞的? 此前主要通过间接证据，这次就要有图有真相了 乍一听黑洞的名字，不少人以为是没法看见的洞。如果没法看见，那怎么就知道它存在呢？在这次拍照前，天文学家们是通过各种间接的证据来表明黑洞的存在，主要有3类代表性证据。 第一，恒星、气体的运动透露了黑洞的踪迹。黑洞有强引力，对周围的恒星、气体会产生影响，于是我们可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在。 第二，根据黑洞吸积物质（吃东西）发出的光来判断黑洞的存在。 第三，通过看到黑洞成长的过程“看”见黑洞。 还有很多类似的证据，无不说明了黑洞真实存在。但这还是间接的，我们想直接“看”到黑洞。 3、 为什么要给黑洞拍照？ 在强引力场的极端环境下，验证一项重要理论 对黑洞阴影的成像将能提供黑洞存在的直接“视觉”证据。 黑洞是具有强引力的，因此给黑洞拍照，最重要的目的是在强引力场的极端环境下验证爱因斯坦的广义相对论，并同时细致研究黑洞周围的物质吸积和喷流的形成及传播。 遥远宇宙中拥有巨大黑洞的类星体示意图(图片制作人：李兆聿。背景图片来源于NASA/JPL-Caltech和Misti Mountain Observatory) 4、既然看不见黑洞，怎么才能拍出照片呢? 需要一个足够大的黑洞和一个很牛的望远镜 黑洞阴影和周围环绕的新月般光环是非常非常小的。在拍照设备能力有限的情况下，要想拍摄到照片，就只能找到一个看起来角直径足够大的黑洞作为对象。 要对黑洞成像，必须要保证望远镜足够灵敏，能分辨的细节足够小，从而能保证看得到和看得清。 此次拍照使用的视界望远镜（EHT），观测所利用的技术就是毫米波VLBI，目前其工作波段在1.3mm，并且将有望扩展到更短的0.8mm。2017年4月份参加EHT观测的8个台站，实线连接的为观测M87的7个台站，虚线连接的为观测一个校准源（3C279）的台站。 5、给黑洞拍照难在哪，为何制作图片周期要有两年之久？ 数据量太大了，两年算快的了 首先，要选择合适的拍照对象——近邻的超大质量黑洞是完美的黑洞成像候选体。其次，共同合作组成一个超级大望远镜——视界望远镜（EHT）。再次，必须在合适的观测波段——毫米波。 面对记录的庞大数据量，进行复杂的数据后期处理和分析，获取最终的黑洞图像。2017年4月份的EHT观测中每个台站的数据率达到惊人的32Gbit/s，8个台站在5天观测期间共记录约3500TB数据，如果是这么多电影的话，至少要几百年才能看完！ 6、人类为什么要研究黑洞？ 研不研究，黑洞就在那里 黑洞存在于宇宙中，这几个理由决定了黑洞值得研究： 第一， 在我们居住的银河系中心有一个超大质量黑洞，它的质量大约400多万倍太阳。 第二， 大家都会会问，这颗超大质量黑洞会影响我们的生活吗？ 第三， 银河系中除了这个超大质量黑洞外，还有很多恒星级黑洞，它们和我们有关系吗？ 第四， 黑洞和它所在的星系之间究竟有什么关系。 此外，黑洞自身有一堆秘密，都非常神秘，等待进一步研究。 银心附近恒星的运动截图，图片来源：Keck/UCLA Galactic Center Group |
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