剛剛，人類第一次「看」見了黑洞！

即便天文知識一張白紙的小夥伴，對「黑洞」這個名詞，也一定不會陌生。

諾蘭電影《星際穿越》中設想的黑洞景象。圖：Science Friday

從1784年史上首次出現「質量大到光都無法逃脫」的天體假說，到愛因斯坦相對論的問世，再到60年代「黑洞」（black hole）這個說法的正式確立……

235年來，人類對黑洞的著迷程度只增不減，但卻因為它吞噬包括光線在內一切的屬性，從來沒能「看」見黑洞——直到今天。

美國國家航空航天局（NASA）科學家設想的黑洞景象。圖：英國電訊報

英國時間今天（4月10日）下午2點，也就是國內時間晚上9點，全球6座城市（中國上海與台北、比利時布魯塞爾、美國華盛頓、日本東京、智利聖地亞哥）同步召開全球新聞發布會，公布了「事件視界望遠鏡」（Event Horizon Telescope，簡稱EHT）項目全球多處射電望遠鏡共同捕捉到、人類史上首次「拍」下的黑洞照片！

連霍金都曾痴迷的黑洞，長這樣

圖：ETH Collaboration

對於終於拍下的這張黑洞圖片，發布會現場的科學家們說，它是如同「地獄之門」（gates of hell）。

BBC、CNN、天空新聞……全都沸騰了！

以上3圖：BBC News、CNN、天空新聞截圖

正如發布會上，黑洞圖像公布前現場科學家的這句話所說——

「科學歷史將由此劃分界限，這張圖像前的時代，以及它之後的時代。」

The history of science will be divided into the time before the image, and the time after the image.

235年的「黑洞情結」

人類對黑洞的探索歷史，比大家最熟悉的愛因斯坦、霍金這些天文大佬的名字，還要久遠一些。

早在1784年11月，也就是235年前，一個名叫約翰·米歇爾（John Michell）的英國牧師，就曾經在一封信里寫到了「質量大到光線都無法逃脫」的天體假說。

不僅如此，他還相當準確地提出，這種無法直接觀測的天體，能夠通過附近可見天體被它「捕捉」時候的引力效應來間接觀測。

早在18世紀就提出了後來「黑洞」相關假說的約翰·米歇爾。圖：Weebly

當然，真正為這種假說帶來理論支持的，還得從1915年愛因斯坦提出廣義相對論說起。僅僅幾個月後，德國科學家卡爾·施瓦茲希爾德（Karl Schwarzschild）就找到了愛因斯坦場方程的一組解，並在隨後幾年內逐漸完善，得出了這麼一個結論——

當物質密度足夠大時，它就能形成時空中的一處「奇點」（singularity），效果如同一個不斷吞噬一切的「無底洞」。

右邊的就是施瓦茲希爾德。圖：維基百科

60年代，這種「奇點」被正式命名為「黑洞」。科學家們也逐漸得出結論，認為任何物質如果距離黑洞過近，就會被拉進黑洞被吞噬掉，即便是恆星或者電磁波也不例外，而可見光正是電磁波的一部分。

至於黑洞本身密度有多大？用法國天文學家Guy Perrin的話來講，可以這麼打個比方：如果地球被壓縮到黑洞那麼大的密度，那麼體積可能約等於一個頂針或者瓶蓋，而太陽的直徑則會被從139萬多公里壓縮到只剩幾公里。

圖：Quora

至於黑洞的成因，則普遍認為是質量超大的恆星在壽命結束後坍塌形成的。而坍塌之前，這些恆星的質量大約相當於太陽的20倍到幾百萬倍。

原圖：World Atlas

人類第一次收集到黑洞位置的信號，是在1931年。正如前面提到那位18世紀英國牧師的假說，雖然黑洞本身無法探測，但可以通過它周圍可見物質來定位；碰到那些「有去無回」的區域，很有可能就是遇上黑洞了。

而1931年探測到信號的黑洞，就位於我們所在的銀河系裡，被命名為人馬座A*（Sagittarius A*）。

原圖：Pinterest

去年4月，美國哥倫比亞大學天體物理實驗室的聯合主任查克·海利博士（Dr. Chuck Hailey）公布了關於銀河系的這樣一個發現

「在這大約6光年的區域內，大約有1萬到2萬個這些東西（黑洞），但是從來沒人能找到它們。」

There are supposed to be 10,000 to 20,000 of these things in a region just six light years wide that no one has been able to find.

這還不算銀河系以外的那些星系……

圖：英國電訊報

那麼問題來了——

這次拍下的黑洞，在哪兒？

實際上，「事件視界望遠鏡」也就是EHT項目所研究的對象，是兩個已知黑洞。

其中一個，就是前面提到的人馬座A*，是住在咱們銀河系裡的鄰居。它的質量是太陽的400萬倍，與地球距離是2.6萬光年（一光年約等於9,460,730,472,580,800米，這個大家都知道了）。

圖：NASA官網

而另外一個要更遠一些，來自銀河系旁邊的M87星系。它的質量就更大了，不過和地球的距離也就更大一些，有5400萬光年那麼遠。

圖：SciTechDaily

而據BBC News第一時間公布的相關數據，今天公布照片的這個黑洞，是距離我們更遠的M87星系黑洞。它的直徑大約為400億公里（相當於地球的300萬倍），用荷蘭拉德堡德大學的海諾·法爾克教授（Prof Heino Falcke）原話來說，「比整個太陽系都大」。

那麼遠的距離，可以這麼說：我們今天看到的M87黑洞，已經大約是恐龍滅絕後到石器時代開始前這段時間裡的「老古董」了！

發布會現場的M87黑洞圖片。圖：天空新聞

連光都吞噬，如何拍下來？

人類能真的「看」到黑洞嗎？

至少現在的技術來看，這還是個觸不可及的夢。畢竟黑洞連可見光在內的電磁波都統統「吃掉」，所謂的觀測，其實是通過黑洞周圍「極限點」（point of no return，也有翻譯成「不歸路」的）來間接達成的。

距離黑洞太近的恆星，會被它巨大的引力壓扁、碾碎，進而轉化為溫度極高的白色氣體。而這些恆星的「碎片」在徹底被吸進黑洞消失前，會「迴光返照」一般瞬間放射出極為耀眼的光芒。

藝術家Jon Han創作的黑洞以及周圍「極限點」景象。圖：紐約時報

歐洲航天局的天體物理學家保羅·麥克納馬拉（Paul McNamara）介紹說，這種現象被稱為「吸積盤」（accretion disk）。

這種「吸積盤」讓科學家們能夠觀測到黑洞周圍的「極限點」，並且理論上愛因斯坦的研究結論如果正確無誤，那麼觀測結果能讓人類相當準確地測算出所觀測黑洞的大小與形狀，也就是所謂的「看見」和「拍照」了。

圖：CNN視頻截圖

今天劃時代的照片，是「事件視界望遠鏡」ETH項目利用分布在世界各地的射電望遠鏡，組成一台巨大的虛擬望遠鏡來拍下的，其口徑相當於地球直徑。

這12個望遠鏡，遍及北美、南美、歐洲、南極

圖：BBC News

圖：央視新聞截圖

ETH項目是從2017年4月開始啟動對黑洞拍照，但這張照片的「沖洗」，其實就用了約兩年時間。包括中國科學院上海天文台在內的一些國內機構，也參與了此次國際合作。

至於為什麼需要兩年的「沖洗」時間，中國科學院國家天文台研究員苟利軍說：一方面是因為數據量非常大，涉及到全球八個不同地方的望遠鏡；另外一個方面是因為在數據處理的過程當中，有很多的技術上的難點，導致處理的時間比較長。

再來看一眼這次拍下的M87……

圖：ETH Collaboration

劍橋大學天文學研究所的雷諾茲教授（Prof Reynolds）對天空新聞這樣說道，ETH項目最終推算出M87黑洞質量相當於650億個太陽，與之前的一些推算吻合程度相當高。這意味著，人類對於黑洞鍥而不捨的研究和探索，正在正確的方向上大步前進。

不過，目前ETH還沒能捕捉到銀河系內人馬座A*黑洞的圖像，因為它周圍天體被吸入前爆發光線的速度更快，拍下的照片相對要模糊許多。但ETH項目的學者們都認為，未來還是有機會給它拍個照的。

微博上 @央視新聞 報道的熱評區，有這麼一句話，很是引起了一番共鳴

圖：微博 @央視新聞 評論區截圖

誠然，人生太短太渺小，我們在有生之年能看到這張黑洞照片的面世，其實已經極其幸運，名副其實地「見證了歷史」。

也正是霍金、愛因斯坦和更多我們記不住名字的學者、研究員、科學家等等接力一般的不懈努力，讓我們能夠接近宇宙深處的真相，近一些，再近一些。

期待，我們和宇宙時空更多的接觸！

（英倫圈綜編，編輯：Moo，內容參考BBC News、天空新聞、CNN、環球網、英國電訊報、紐約時報、Science Friday、維基百科等，圖片除標註外均來自網路，轉載請註明。）

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