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1915年，爱因斯坦发表了广义相对论并，最先预言了黑洞的存在。然而到2017年，相去102年，也没有人见过它的真实面目，更有人开始质疑黑洞言论的真实性。 2017年4月多个国家终于合作拍摄黑洞，历史两年，在2019年4月10日21时公布了人类历史上首张黑洞照片。该项目观测核心是银河系中心黑洞人马座A和M87椭圆星系中心黑洞。 这时候，有很多要好奇了，为什么拍摄黑洞需要2年的时间？拍摄黑洞和我们常见的拍照有什么不同呢？ 下面我们便详细讲解下黑洞究竟是什么样，为什么需要两年的时间才能完成。  点击加载图片 黑洞是一种质量很大，密度超大的星体，导致它周围的时空弯曲曲率超大，就连光也会被完全吸收。 既然黑洞不能发射光线，也会将射入它的光线完全吸收，那么我们如何能够看到它呢？其实黑洞能够完全吸收光线是有一定的范围的，超过这个范围的光会变得弯曲，光是有几率逃脱黑洞的抓捕的；这个范围就是EHT名称的来源“事件视界”（Event Horizon）。 由于黑洞的引力会吸聚物质到它附近，光的引力势能的释放转化为热能会使黑洞周围通常都有一个吸积盘（Accretion disk）环绕。吸积盘非常热且光亮，与黑洞对比明显。因此，我们能够直观地看到黑洞的照片正是中间黑，外围有一个亮圈的形状。  点击加载图片 黑洞M87距离地球5500万光年，质量为太阳的65亿倍。遥远的距离让地球上所有的望远镜都表示无能为力。首先从观测角度来说，吸积盘的直径只有40微角秒，相当于从地球上测量月球表面一个苹果的直径。所以，必须需要一个分辨率足够大的望远镜才行。 为此，科学家们制造了一个口径和地球直径一样大的望远镜。准确地说，是一个遍布全球的射电望远镜网络，由8个分布在欧洲、美洲、南极洲的望远镜组成。  点击加载图片 我们知道，手机拍摄的一张普通的照片的数据量只有几兆或者几十兆大小，手机的处理器处理起来很快。但是8台望远镜获得的数据远不是一张普通照片可以相比的。 根据发布会的科学家介绍，我国参与的天文望远镜每秒产生的数据就有32G。这么一个巨量的数据，网络传输实在是太慢，带宽也不够。只能够利用快速读写硬盘，把这些数据实时地存储在硬盘里面。如果按照观察10天计算，每台计算机就会产生：10*24*3600*32=27648000G数据，那么全球8台，产生的数据就是221184000G的数据。如此庞大的数据处理和计算，绝对不是十天半个月可以完成的。  点击加载图片 虚拟的大望远镜阵列并非直接拍出了黑洞的图像，而是给出了许多数据，一次普通的5天观测，整个整列就会产生约7PB数据（1PB=1000TB），装满1000-2000个超大硬盘。因为数据量庞大得不可能靠网络传递，所以只能用硬盘来记录原始数据，再把硬盘寄回数据处理中心。 处理和分析海量数据也需要极长时间，各个站点收集的数据都被汇集到美国和德国两个数据中心，计算机集群要对数据时间进行合并和分析，缺失或模糊的部分，还需要科学家进行拼图完善。 为达到极高分辨率，包括中国科学院下属的天文台机构和高校在内的全球13个研究机构都参与进来，开展了大量的研究、校准工作。这个过程中涉及数据量之多，处理难度之大都是前所未有的。即使现在的数据处理能力已经非常强大，这张照片还是花费了近两年时间才最终面世。 |
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