10日晚，事件視界望遠鏡(EHT)項目組公布了人類歷史上首張黑洞照片，神秘的黑洞首次以圖像方式被呈現到地球人面前，有媒體將此照片問世稱為人類歷史上的“高光時刻”。據悉，為了一探黑洞“真容”，事件視界望遠鏡項目組在全球四大洲布局了八台毫米波射電望遠鏡，歷時五天拍攝，兩年“沖洗”，才有了這次珍貴的黑洞首秀。
4月10日，由全球多國科研人員合作的“事件視界望遠鏡”(EHT)項目的第一項重大成果——人類首張黑洞照片在全球同步發布。
不過，很多人們看到黑洞照片之後，依然對黑洞有各種好奇與疑惑：黑洞真的就是照片上的模樣嗎？為什麽黑洞首照有些模糊？給黑洞拍攝“大片”有哪些難點呢？……針對這些問題，人民網科普中國採訪了中國科學院國家天文台研究員、中國科學院大學天文學教授苟利軍和中國科學院國家天文台研究員、博士生導師王俊傑，十問黑洞那些事兒，一起來了解一下吧!
問題一：什麽是黑洞？
苟利軍指出，簡單來說，黑洞就是一種連光都逃不出去的高密度天體。具體來說，黑洞可分為恆星級黑洞和星系級黑洞。王俊傑解釋稱，大質量的恆星(質量達到太陽質量的幾十倍)到了它壽命的晚期，會形成超新星爆炸，內部物質會向內坍縮，最後形成一個高密度天體，即恆星級黑洞；而在任何星系的中心，都有比恆星級黑洞質量更大的黑洞存在，這種黑洞有幾百萬到幾十億太陽質量，稱做星系級黑洞(也叫超大質量黑洞)。
問題二：宇宙中到底有多少黑洞？
苟利軍表示，就銀河系來說，其實有上億個恆星量級的黑洞，但到目前為止，人類隻確認了20多個黑洞的存在，還有40~50個黑洞候選體。王俊傑補充道，除了恆星級黑洞，銀河系中心還存在一個400多萬倍太陽質量的超大質量黑洞，從整個宇宙來看，宇宙中的大部分星系中心也都存在著超大質量黑洞。
問題三：在眾多黑洞中，科學家為何要選擇這個黑洞進行拍攝？
苟利軍解釋，從理論上來講，任何能夠產生異塵餘生的黑洞都是適合拍照的。但因為技術限制，這次科學家們選擇了兩個最大的黑洞進行拍攝，操作難度較小。他舉例稱，“這就像我們在地面上要看清楚任何一個物體，肯定會首選看起來大的物體，而不會選擇難以看清楚的，小的物體”。此次事件視界望遠鏡(EHT)項目組拍攝了兩個黑洞，一個是銀河系中心的超大質量黑洞，質量為太陽質量的450萬倍；另外一個是位於M87星系中心的黑洞，質量為太陽質量的65億倍。10日公布的照片是M87星系中心黑洞，而銀河系中心超大質量黑洞的數據還在處理當中，值得期待。
問題四：黑洞首照就是黑洞真實的模樣嗎？
苟利軍稱，我們看到的照片，中間的黑色部分是黑洞及其陰影所在的區域，而圍繞在黑色區域周圍的暖黃色圓環則是吸積盤(包括等離子氣體和噴流)。但王俊傑指出，從一定意義上來說，此次的照片並非黑洞的“真容”，因為黑洞是一個連光都逃逸不了的天體，人們正常來說是看不到的，因此黑洞的本體應該是在此張照片的黑色陰影中心的更小區域內，而並非整張照片。
另外，王俊傑還提到，照片上的暖黃色並非吸積氣體的真實顏色，而是經過天文圖象處理以後生成的偽彩色圖。真正通過望遠鏡觀測出來的圖像實際上是黑白圖象，但為了人們能看得更清楚、清晰一些，進行了人工偽彩色處理。
問題五：我們看到的是現在的黑洞嗎？
王俊傑表示，這個黑洞距離地球有5500萬光年，說明它吸積的氣體因溫度升高後產生的熱異塵餘生也來自5500萬年前。至於這個黑洞及其周圍目前是什麽樣子，可能要再過5500萬年我們才能知道。
問題六：如果人類真的進入黑洞，會發生什麽？
苟利軍表示，首先，對於這個超大質量黑洞，身處黑洞邊緣時人類可能不會被撕碎，因為潮汐力對於超大質量黑洞來說還是比較小的。至於黑洞內部的具體情況，以及物體進入黑洞後會發生的後果，目前仍是未知之謎，因為一旦掉入到黑洞裡面，信號就無法傳輸出來了。
問題七：黑洞照片是如何形成的？
苟利軍解釋稱，要生成黑洞照片，首先要把位於不同地點的望遠鏡觀測出來的數據送到同一個地方。接著要將海量數據進行比對，保證不同地點的數據觀測具有同時性；而且為了保證結果的準確性，在最終數據處理的時候，科學家們在兩個不同的地方分別處理、驗證。之後，科學家就通過計算機處理得到一個光子在空間分布上的強度圖，並將強度圖賦予不同的顏色，這就出現了我們現在看到的黑洞照片了。
問題八：為何黑洞照片“沖洗”需要耗費兩年時間？
在照片形成的過程中，有很多難點耗費時間。王俊傑解釋稱，第一個難點就是八台望遠鏡觀測到的數據量非常龐大。8個台站5天觀測期間共記錄約3500TB數據，相當於350萬部電影的數據，這些海量數據處理要花費很多時間。第二，龐大的數據在處理時也會遇到一些技術難題。比如說，把多台望遠鏡獲得的數據合成一張照片的算法就要重新研究建立，要利用新算法把數據進行互相關綜合處理重建圖像。這是個很複雜的過程，也需要大量時間。
問題九：為什麽這張黑洞的照片有些模糊？
苟利軍指出，照片清晰度的根源在於分辨率。但是，目前技術分辨率不夠高，無法實現高清，只能做到目前的水準。望遠鏡的分辨率與望遠鏡的口徑，和觀測頻段光子的波長(能量)有關，此次科學家對全球8個不同地方的望遠鏡進行聯網，得到了一個口徑達1萬公里的望遠鏡，這差不多快接近地球的直徑了，科學家們也選擇了能量最高的毫米和亞毫米波段。儘管如此，空間分辨率也僅達到黑洞視界面的尺寸，所以在科學家們觀測的有限區域內，這相當於只有有限的幾個像素。
問題十：為什麽說此次黑洞照片的出現是人類的“高光時刻”？
苟利軍表示，人類從提出黑洞的概念到發現黑洞，等待了差不多一百年的時間。在這一百年之中，不論是理論或是實際觀測，人們對於黑洞的了解都越來越深。這張照片用事實證明了黑洞的存在，也通過模擬觀測數據對愛因斯坦的廣義相對論做出了驗證。在視界面望遠鏡的工作過程和後來的數據分析過程中，科學家們發現，所觀測到的黑洞陰影和愛因斯坦相對論所預言的幾乎完全一致。
另外，通過這張照片，科學家們可以通過黑洞陰影的尺寸測量中心黑洞的質量，此次該團隊就對M87中心的黑洞質量做出獨立的測量，而在此之前，精確測量黑洞質量的手段則更加複雜。
受訪專家：中國科學院國家天文台研究員、中國科學院大學天文學教授苟利軍，中國科學院國家天文台研究員、博士生導師王俊傑
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