探测黑洞或揭开宇宙更多奥秘

近日，国际天文学家团队公布了由事件视界望远镜（EHT）拍摄的银河系中心黑洞图像。

这是继2019年4月EHT望远镜在人类历史上首次拍摄到河外星系M87中心的超大质量黑洞后的第二张黑洞照片。

银河系中心黑洞的首张照片。EHT合作组织供图

此次拍摄到的目标位于银河系中心一个被称为人马座A*的大质量天体，它被天文界广泛认为是一个大质量黑洞，但之前没有直接证据确认。

此次EHT望远镜的成像最终确定了人马座A*作为大质量黑洞的身份。

天文学家在过去数十年的研究中，已经确定了在人马座A*有相当于400万个太阳的质量被压缩在几个行星大小的范围内，而如此质量和大小的天体只可能是黑洞。不过，这只是基于数据的推测，还有天文学家认为人马座A*可能只是一种特殊的暗物质团。

如今，EHT望远镜对银河系中心黑洞的成像，再结合此前的研究，直接证明了银河系中心黑洞的存在。

EHT望远镜作为黑洞成像的重要功臣，它并不是一座单独的望远镜，而是通过甚长基线干涉测量技术将分布在世界各地的一系列射电望远镜，整合成一座等效拥有地球大小的超大型天文观测设备。

EHT望远镜之所以能拍摄到银河系中心黑洞的照片，在于其拥有超高的分辨率与灵敏度。欧洲南方天文台描述其堪比从地球上看到月球上的一个甜甜圈，可以想象天文学家为拍摄这张照片遇到的困难程度之大和付出的努力之多。

众所周知，黑洞本身是不发光的，人类并不能直接通过望远镜获得其图像，只有当黑洞吸入周围大量的物质时，这些物质会高速旋转和互相碰撞，发出剧烈的电磁辐射，才能被EHT望远镜记录下来。

2017年，天文学家开始使用EHT望远镜对河外星系M87中心和银河系中心的人马座A*进行观测。相比河外星系M87的超大质量黑洞，银河中心的大质量黑洞不是很活跃，所以吸积的剧烈程度远不如M87中央的黑洞，而且银河中心的大质量黑洞被淹没在银盘的尘埃带和各种天体的闪光中，对EHT望远镜成像提出了很大挑战。

虽然此次获得的图像和3年前拍摄的那张照片类似，但对于揭示在不同量级黑洞的表现上有着重要作用。

河外星系M87的黑洞属于超大质量黑洞，起源于宇宙早期，形成的机理有两种可能：一种是大质量恒星的死亡产生的种子黑洞；另一种可能是物质直接坍缩形成，再经过漫长的吸积而形成超大质量黑洞。

银河系中心的黑洞不属于超大质量黑洞，而对它的成像能够帮助人类更好地研究黑洞周围的结构，例如吸积盘，吸积流等。对人马座A*附近高速运动天体的观察也能更好地观测和计算引力对空间的扭曲，进一步验证广义相对论的正确性。

接下来，EHT望远镜还将继续探测黑洞周围气体运行的轨迹，并且检验黑洞对光线的偏折，进一步探测黑洞的结构和检验广义相对论。

通过对河外星系M87黑洞和银河系中心黑洞这两个不同黑洞行为的对比，可以研究不同黑洞的特征。通过观测以缩小广义相对论的计算误差，为引力物理学带来全新突破。

在未来相当长的时间中，人类的航天器几乎无法直接抵近人马座A*射电源去拍摄这个堪称近在咫尺的黑洞，但在远未来，借助航天器对银心的测绘可能比EHT望远镜要高效。

如果一个航天器被发射到距离太阳550天文单位的距离处，就可以借助太阳巨大的引力透镜效应高效地收集来自黑洞的光和无线电波。那些来自银河系中心黑洞的微弱信号会被放大上千倍。航天器在逆着银河系中心飞行的过程中，会记录下大量来自银河系中心的数据，这样或许可以获得更多从未见过的图像和认知，以进一步辅助人类探索黑洞的奥秘。

3年前，EHT望远镜让人类看到了史上第一张黑洞图像。今天，我们终于看到了属于人类所在星系中心的超大质量黑洞。尽管银河系中心的黑洞的质量比河外星系M87中心的黑洞小1000多倍，但这两个在不同星系且具有非常不同质量的黑洞看起来非常相似。有了这两张照片，人类可以更深入地了解引力在这些极端环境中的行为。

这次前所未有地观测也将极大提升人类对银河系中心的理解，并为这些巨大的黑洞如何与周围环境相互作用提供新见解。后续对黑洞的对比研究也将进一步提升天文学家对黑洞这一极端天体的理解；对黑洞吸积气体、喷流等活动的观测；活跃黑洞和不活跃黑洞行为的对比等进行更富有开创的研究。

另外，对广义相对论的理解或许可以使人类对现在宇宙中其余黑洞的行为做出描述，并理解那些遥远的类星体的行为；可以对早期宇宙和太初黑洞进行一个对应的特征描写。

在EHT望远镜项目中，有17位中国科研人员参与了对黑洞的成像，这是“科学无国界”的极好例证，而在EHT望远镜后续的研究和下一代ngEHT望远镜的建设中，世界各国也将为这一科学边界的探索贡献更多力量和智慧，为人类揭开更多关于宇宙的奥秘。