黑洞照片怎么拍的？第一張黑洞照片是誰(shuí)拍的長(zhǎng)什么樣

4月10日晚間，全球多地聯(lián)合發(fā)布了人類(lèi)首張黑洞照片。照片的主角遠(yuǎn)在5000多萬(wàn)光年之外，位于遙遠(yuǎn)的M87星系的中央，質(zhì)量約為太陽(yáng)的65億倍。

其實(shí)，在2017年4月，“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目（EHT）中的8臺(tái)望遠(yuǎn)鏡選定的觀測(cè)目標(biāo)有兩個(gè)，另一個(gè)和地球的關(guān)系更近，正是我們銀河系的中心黑洞。那么，為什么這次反而沒(méi)有看到銀河系中心黑洞的照片呢？

中科院上海天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)袁峰告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者，給銀河系中心黑洞“洗照片”存在更多技術(shù)上的困難。正因地球在銀盤(pán)里面，觀測(cè)中心黑洞需要透過(guò)許多恒星、塵埃和氣體，造成較強(qiáng)的散射效應(yīng)，成像更難。

參與EHT項(xiàng)目理論組工作的袁峰表示，現(xiàn)實(shí)拍到的黑洞照片和理論計(jì)算的幾乎完全一致，這是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的又一次勝利。也正因如此，黑洞照片和科幻電影《星際穿越》中的黑洞形象相當(dāng)接近，都是中間一個(gè)暗影，外面有一圈發(fā)亮的光環(huán)。畢竟，《星際穿越》的科學(xué)顧問(wèn)可是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主基普·索恩。黑洞的本體藏匿在陰影中，發(fā)光的部分則是黑洞周?chē)e的氣體。

M87黑洞和《星際穿越》黑洞最大的不同，在于后者有一個(gè)薄吸積盤(pán)，而M87黑洞的吸積盤(pán)較厚。

那么，黑洞周?chē)墓猸h(huán)究竟發(fā)出的是什么樣的光呢？具體來(lái)講，這次全球8臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡收集到了湍急的吸積氣體輻射出的波長(zhǎng)為1.3毫米的光。

這種光比我們熟悉的可見(jiàn)光波長(zhǎng)要長(zhǎng)，其實(shí)并不存在顏色的區(qū)分，科學(xué)家們只能感應(yīng)到信號(hào)的強(qiáng)弱，照片中的紅色是后期處理的效果，而《星際穿越》選擇了亮黃色。

為什么選擇這個(gè)波段？這里面講究很大。一方面，黑洞吸積氣體在這個(gè)波段的輻射比較強(qiáng)。另一方面，這個(gè)波段在射電波中算是波長(zhǎng)比較短的。

照片的分辨率與兩個(gè)主要因素相關(guān)。觀測(cè)的波長(zhǎng)越短，望遠(yuǎn)鏡的口徑越大，照片就越清晰。這次，科學(xué)家們運(yùn)用甚長(zhǎng)基線干涉技術(shù)（VLBI）將8臺(tái)望遠(yuǎn)鏡組成了一臺(tái)口徑等同于地球直徑的巨大望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)。那么，為什么不使用波長(zhǎng)更短的紅外線、甚至可見(jiàn)光呢？袁峰解釋道，在這些波段，干涉技術(shù)還沒(méi)有那么成熟，無(wú)法實(shí)現(xiàn)給黑洞拍照的目的。可以說(shuō)，1.3毫米的波長(zhǎng)正處在一個(gè)技術(shù)的平衡點(diǎn)上。

從源頭上來(lái)講，這些光是由黑洞吸積盤(pán)上的同步輻射產(chǎn)生的。氣體到了吸積盤(pán)附近，溫度變得非常高，粒子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了相對(duì)論性速度。在吸積盤(pán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)里，相對(duì)論性粒子運(yùn)動(dòng)就會(huì)發(fā)出同步輻射。