关于第一张黑洞照片的5个事实

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为什么黑洞的照片看上去如此模糊？黑洞是否真的看上去像一个倾向一边的甜甜圈呢？为什么黑洞的第一张照片如此重要呢？Sabrina Stierwalt博士将会解答这一具有里程碑意义的科学成就背后的重要性。

4月10日我们见证了历史上第一张黑洞的照片。无论你是上网浏览，阅读报纸，还是打开电视，都可以看到一个发着橙色光芒的甜甜圈。两年前，当黑洞观测刚起步时，我们讨论了何种望远镜或者说一组遍布全球的望远镜，能够得到这样的一幅画面。

如今，当这张照片终于来到我们面前，我们该如何解读它？我们究竟在寻找些什么？它是否就是我们所期待的？接下去该怎么做？

那就让我们来一起了解下第一张黑洞照片背后的5个事实：

1. 为什么说这是第一张我们拍得的黑洞照片？

超级黑洞喜欢潜伏在巨大的星系中心，比如我们的星河系，但是尽管这么说，直到4月10日，我们都没有真正见到过一个黑洞。此前，天文学家只能通过围绕黑洞的星体的运动或是被排放的高能射线被黑洞吞噬导致其升温，来推断黑洞的存在。当然，问题是黑洞太过紧实，它的质量非常大以至于光线（没有质量，高速运动的光线）都无法逃脱。正如它的定义，黑洞是黑色的。

多亏了无线电波的使用和一个名叫干涉法的观测技巧，人类终于第一次见到了黑洞的真面目。在一个干涉仪中，多个望远镜被放置在一起来模拟一个大望远镜。比起只用其本身，这能够观测到更多的细节。只有世界级的射电望远镜，分析数据所用的算法发明，当然还有一个勇于尝试的团队，才能进行这样的观测。

2. 为什么黑洞看上去像一个倾向一边的甜甜圈？

照片中心的黑色斑块包含了黑洞本身的视界，任何物体和光线的不归点和黑洞投射在周围物体上的阴影。这个阴影则揭示了贴近黑洞视界的光线向内弯曲并最终消失于奇点的地方，所以照片上的黑洞看上去就是一个黑色的洞。

那么那些刚好擦过黑洞视界并且没有被其巨大密度吸引的光线呢？它们继续前行，被送回宇宙中去。但是，高密度物体，例如黑洞，周围的空间会被弯曲，强大的重力导致光的传播路线不再是直线，而是变成围绕黑洞的曲线。如此一来，黑洞周围的光线便形成一个名叫光子层的发光圆壳，在照片上看如同一个橙色的光环。

对于站在地球上的观测者而言， 光子层的有些光子在围绕黑洞时朝向我们运动，有些则背向我们运动。由于多普勒效应，朝向我们运动的光看上去变亮了。（这就如同救护车向我们驶来或是离去时，警报声的音调会有所不同。）

拍摄黑洞照片的团队的项目总监，哈佛大学的科学家Shep Doeleman说：“自然就是让我们看到那些我们曾认为看不见的东西。”令人激动的是，爱因斯坦的广义相对论曾预测到这个倾向一边的甜甜圈造型。

3. 这个黑洞有多大？

这个相当于65亿颗太阳重的超级黑洞坐落于椭圆星系M87的中心地带。M87星系是室女座星系团中最重的星系，并且包含了几万亿颗星体。对比来看，银河系只包括了几千亿颗星体。

多亏了对轨道的研究，天文学家能够计算出黑洞的质量，但是鉴于我们不知道黑洞旋转的速度或是它对于我们的视图的精确方向，其体积难以估算。我们预测，照片中心黑色的模糊景象能够完全容纳整个太阳系，并且中部黑暗的范围大于120倍日地距离。

4. 为什么照片如此模糊？

自从照片公布以来，我不止一次看到网友调侃天文学家们在看到如此模糊的一张照片时会有多么兴奋。诚然，M87的黑洞非常大，但是体积大不代表一定能够获得一张清晰的影像。还需要近距离。作为图像算法的主要开发人员，美国加州理工学院的教授Katie Bouman描述了为了获得一张这个黑洞的照片有多艰难，但却又令人钦佩。她说：“这就如同你拍摄月球上的一个桔子。”

5. 为什么我们不拍摄银河系的黑洞？

如果距离是关键，那为什么研究团队不选取我们自己星系中的超级黑洞呢？答案是，他们确实曾拍摄过人马座A*超级黑洞，也曾打算将数据公开。但是，我们还要保证照片的质量，因为一旦选择了近距离的人马座A*超级黑洞，那就舍弃了M87黑洞的巨大体积。我们的黑洞邻居只有400万颗太阳的重量，所以尽管它比M87离我们的距离近2000倍，它却也小了近2000倍。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. 忙碌的北門- quickanddirtytips

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本文选自：今日头条