这是人类史上首张黑洞照片。 新华社发
4月10日，中国科学院上海天文台举行新闻发布会，为人类史上首张黑洞照片揭幕。新华社发
经过10多年准备，四大洲8个观测点组成虚拟望远镜网络——一个如同地球直径大小的事件视界望远镜，在集齐所有观测数据并深度分析后，让黑洞终于拥有了一张“正面照”。
2019年4月10日，人类终于看见黑洞真容！
这张在全球多地同步公布的“大片”，证实了神秘天体黑洞的存在，也使得爱因斯坦的百年猜想终得检验！
为何要给黑洞拍照？获得这张照片有多难？人类合作探究宇宙还将揭示哪些新的奥秘？记者第一时间采访了参与国际合作的中外科学家，对此作出解答。
首次“看到”黑洞：爱因斯坦说对了
浩瀚星空中，黑洞是极神秘又惹人遐思的天体。
它，“吞噬”一切，连光也无法逃脱。它，体积小、质量大，可以弯曲周围的时空。它的“前世今生”带着重重谜团，让人好奇无比。
百余年来，人类探寻黑洞奥秘的脚步从未停歇。
从爱因斯坦的广义相对论率先预言黑洞的存在，到惠勒提出“黑洞”概念，再到霍金提出“黑洞是时空的扭曲者”……科学家们日益相信，宇宙中存在许多大小不一的黑洞，甚至在银河系的中心就有一个超大黑洞。
多年来，一些间接证据陆续证实黑洞的存在，人类不断插上科幻翅膀勾画黑洞容颜。
科幻电影也在不断“幻想”黑洞影像。在电影《星际穿越》中，黑洞“卡冈图雅”是那深不见底的黑色中心与明亮立体的气体圆圈。
就在4年前，两个黑洞合并产生的引力波信号被科学家“捕捉”到，成为科学界的一个里程碑事件，人类开始“听”到黑洞。
这一次，人类终于眼见为实。
此次露出真容的黑洞，位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影，周围环绕一个新月状光环！
“观测结果与理论预言非常一致，这证实在黑洞这样的极端条件下，广义相对论仍然成立。”中国科学院上海天文台台长沈志强说，先辈科学家为我们这个世界搭建的理论模型，再次经受住考验。
上海天文台研究员路如森难掩兴奋：“黑洞的暗影区域和光环，相当于打开一扇窗，未来可以更好地重构黑洞‘吞噬’的物理过程，深入了解这个过程中发生的奇异事件。”
拍照难在哪？寻找“至暗信号”
给黑洞拍照的难点，在参与此次大科学计划的专家眼中，可以用三个字来形容：“小”“暗”“扰”——细节太小，信号太暗，干扰太多。
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。
自400多年前伽利略发明望远镜以来，人类科技水平的飞速提升让望远镜的口径越来越大、“分工”越来越细。但要给黑洞拍照，依靠人类现有任何单个天文望远镜都远远不够。
这是一个难以想象的大科学计划：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。条件苛刻的观测点，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠、南极点等。
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，成像的分辨率相当于能在黑龙江漠河阅读南沙群岛上的一张报纸。”路如森说。
不同的望远镜各有所长。正是给黑洞拍照的这一特殊要求，让包括“中国天眼”在内的一些大型望远镜“束手旁观”。
专家解释，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。
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，才能获取最终的黑洞图像。
以2017年4月的观测为例，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。
该国际合作项目负责人、哈佛大学教授谢泼德·多尔曼表示，10多年来，正是技术的突破、新望远镜的建成，最终使人类能够“看到”黑洞。
跻身一流，中国成为重要参与者
从首张月背照片到首张黑洞照片，人类观测宇宙的新窗口正在不断打开。在探索宇宙奥秘的征程中，中国也不断贡献着智慧。
我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作出了贡献。
沈志强说，基础科学研究的国际合作是大势所趋，但很多时候不能只靠经费投入“凑份子”，前期研究和人才积累是取得合作“话语权”的重要因素。
从“中国天眼”（FAST）到“世界巨眼”（SKA），从人类基因组测序到泛第三极环境研究，近年来，中国参与国际合作的广度和深度不断加大，在吸收世界创新养分的同时，也不断贡献中国智慧。
随着全球射电天文学方兴未艾，接连涌现类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射四大天文发现。近年来，我国陆续建成多座射电望远镜，口径从25米到65米再到500米，从追赶到并跑，天文学研究开始逐步跻身一流。
“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，在此次国际合作中作出了不可或缺的贡献。”荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克说，随着中国的射电干涉测量和太空探索能力迅速增长，中国将成为国际科学合作的重要参与者。
黑洞的顺利成像不是终点。
主持欧洲地区发布会的德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯强调，未来还将增加望远镜的数量，甚至对新的黑洞进行观测，继续验证广义相对论的有关预测，借此了解星系的形成和演进，为人类解开更多奥秘……
爱因斯坦说，科学是永无止境的，它是一个永恒之谜。
“在伟大梦想的支持下，人类科学探索的脚步，将永不停歇。”沈志强说。（新华社记者陈芳、董瑞丰、王琳琳）
本文来源：河北日报
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