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既然黑洞的引力能吞噬光,那要如何拍攝黑洞?

舉世矚目的第一張黑洞照片馬上就要公布了。一直以來,人類之所以沒有獲得黑洞存在的直接證據,是因為黑洞會把光都吞噬掉,所以無法對黑洞進行成像。那麼,此次事件視界望遠鏡(EHT)將要發布的黑洞照片又是怎麼拍攝到的呢?

黑洞本身不發光,也不反光,整個黑洞是不可見的,但黑洞的引力效應可以產生一些光學現象,從而可以使黑洞的輪廓顯示出來。如果星際空間中的氣體雲靠近黑洞,它們會以螺旋的方式逐漸靠近黑洞。在黑洞引力的加速下,高速運動的氣體雲之間互相摩擦會輻射出強烈的電磁波,這會在黑洞周圍形成一個可見的吸積盤。

另一方面,黑洞巨大的引力效應會強烈彎曲周圍的空間,使得背景星光經過黑洞周圍時會沿著扭曲的空間運動,從而出現引力透鏡效應。在背景星光的映襯下,理論上可以看到黑洞的輪廓,也就是黑洞的事件視界(黑洞的表面)。

不過,想要觀測到黑洞視界周圍的細節非常困難,因為大部分的黑洞都太小了。對於質量為太陽幾倍至幾十倍的恆星級黑洞,它們的史瓦西半徑才幾十公里,目前的望遠鏡無法分辨出這麼小的黑洞。

為此,天文學家選擇位於星系中心的超大質量黑洞,它們的質量在太陽的數百萬倍至數百億被,半徑則可達數千萬公里以上。事件視界望遠鏡的一個觀測目標是位於銀河系中心的人馬座A*,另一個目標更大,它位於M87星系的中心。

通過射電望遠鏡的干涉技術,天文學家可以獲得望遠鏡口徑相當於地球直徑的觀測效果,這樣就能拍攝到星系中心的超大質量黑洞的事件視界。不過,由於數據非常龐大,數據的處理時間耗費多年。到了今天,終於要公布這一突破性成果,讓我們拭目以待!

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