盡管 2019 年還沒(méi)有結(jié)束，但要說(shuō)起今年重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，人類首張黑洞照片的發(fā)布，必須是上榜的發(fā)現(xiàn)。

　　今年 4 月份，全球多地聯(lián)合發(fā)布了人類首張黑洞照片。人類首次“拍”到了 5500 萬(wàn)光年之外，位于遙遠(yuǎn)的 M87 星系中央，質(zhì)量約為太陽(yáng)的 65 億倍的黑洞照片。

　　第一次看到這張照片時(shí)，它符合你對(duì)黑洞的想象嗎?許多人開始調(diào)侃它的樣子，大開腦洞。那么對(duì)于參與黑洞照片制作的人來(lái)說(shuō)，對(duì)這張照片的第一印象如何，符合他們對(duì)黑洞的期待嗎?

　　“有意思的是，我們第一次發(fā)布這張照片的時(shí)候，感覺(jué)也沒(méi)什么，就是一張很酷的照片而已。但發(fā)布會(huì)結(jié)束后，我們發(fā)現(xiàn)地球上所有新聞機(jī)構(gòu)的封面都是這張照片，然后我們開始擔(dān)心了。

　　它的影響如此巨大，而我們?yōu)樗ぷ髁撕荛L(zhǎng)的時(shí)間，過(guò)程中完全不知道自己最終能否成功。”在 2020 年度科學(xué)突破獎(jiǎng)(Breakthrough Prize)的頒獎(jiǎng)典禮上，EHT 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，哈佛-史密森尼天體物理中心的謝潑德·杜勒曼(Shep Doeleman)接受澎湃新聞采訪時(shí)，這么描述自己第一次見(jiàn)到這張照片的感受。

　　EHT 項(xiàng)目也因此獲得了 2020 年科學(xué)突破獎(jiǎng)——基礎(chǔ)物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)項(xiàng)目組即人類首張黑洞照片的背后團(tuán)隊(duì)。EHT 的拍攝目標(biāo)之一，是位于 Messier 87 星系中心的超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量相當(dāng)于 65 億個(gè)太陽(yáng)。運(yùn)用全新的算法和技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)艱苦的數(shù)據(jù)分析，終于呈現(xiàn)了這只“星系怪獸”的圖像：中心黑色的黑洞剪影，被周圍旋轉(zhuǎn)的熾熱氣體環(huán)繞。

　　這張照片也驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦引力理論對(duì)黑洞的預(yù)測(cè)：由于光線無(wú)法掙脫黑洞的引力，在黑洞周圍，存在一個(gè)由光線構(gòu)成、環(huán)繞中心黑色區(qū)域旋轉(zhuǎn)的亮環(huán)。

　　在采訪中，杜勒曼向澎湃新聞介紹了團(tuán)隊(duì)工作中的挑戰(zhàn)和趣事，未來(lái)的研究打算，以及合作在科學(xué)研究中的作用。

　　根據(jù)愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的計(jì)算，如果大量物質(zhì)集中于空間一點(diǎn)，奇點(diǎn)周圍會(huì)形成時(shí)空扭曲的“視界”，一旦進(jìn)入這個(gè)界面，連光子也無(wú)法逃逸。這個(gè)預(yù)測(cè)在 1916 年被提出來(lái)，不過(guò)，直到 1967 年，普林斯頓大學(xué)核物理學(xué)家約翰·惠勒才在一場(chǎng)講座里首次使用了“黑洞”(black hole)這個(gè)詞匯，并迅速流傳開來(lái)。

　　早在 2017 年 4 月，EHT 項(xiàng)目組就開始了對(duì)黑洞的聯(lián)合觀測(cè)，而技術(shù)和理論工作則開始的更早。

　　據(jù)杜勒曼介紹，成功捕捉到黑洞的影像，更多依靠的是天時(shí)地利人和。原因之一是團(tuán)隊(duì)需要升級(jí)和連接部署 8 個(gè)現(xiàn)有的射電望遠(yuǎn)鏡來(lái)組成全球網(wǎng)絡(luò)，包括 ALMA、APEX、IRAM30 米望遠(yuǎn)鏡、JamesClerkMaxwell 望遠(yuǎn)鏡、大毫米波望遠(yuǎn)鏡(LMT)、亞毫米波陣(SMA)、亞毫米波望遠(yuǎn)鏡(SMT)和南極望遠(yuǎn)鏡(SPT)。

　　而這些望遠(yuǎn)鏡分布在各種具有挑戰(zhàn)性的高海拔地區(qū)，包括夏威夷和墨西哥的火山、亞利桑那州的山脈、西班牙的內(nèi)華達(dá)山脈、智利的阿塔卡馬沙漠以及南極點(diǎn)。此外，用來(lái)計(jì)算院士觀測(cè)數(shù)據(jù)的專用超級(jí)計(jì)算機(jī)也分布在不同的地點(diǎn)，分別在馬普射電所和麻省理工學(xué)院海斯塔克天文臺(tái)。

　　“這就是為什么我說(shuō)第一次看到這張照片的時(shí)候，感覺(jué)很奇怪。因?yàn)樗械臇|西都需要結(jié)合在一起，并能同時(shí)工作。需要技術(shù)、望遠(yuǎn)鏡、計(jì)算機(jī)，但更重要的，需要這個(gè)黑洞配合。我們能控制望遠(yuǎn)鏡，能控制計(jì)算機(jī)，但是我們無(wú)法控制黑洞。真的感謝這個(gè)特別的黑洞，我們最終呈現(xiàn)了它的光圈，并證實(shí)了愛(ài)因斯坦的預(yù)測(cè)。如果它不配合，我們可能現(xiàn)在還在尋找。”杜勒曼說(shuō)。

　　拍到了黑洞照片后，EHT 的工作就結(jié)束了嗎，下一步計(jì)劃是什么?“我們拍到了一張黑洞的照片，后來(lái)我們將望遠(yuǎn)鏡增加到了 11 臺(tái)，我們剛獲得新的研究資金，可以在最好的位置找到最佳的觀測(cè)點(diǎn)。有了之前的望遠(yuǎn)鏡，更多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持和計(jì)算是能力的提升，未來(lái)我們想做的有兩點(diǎn)。一是能拍張更好的黑洞照片，二是未來(lái) 10 年里能拍到黑洞視頻。”杜勒曼稱。

　　杜勒曼介紹，依靠現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)模型，EHT 團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在模擬黑洞的運(yùn)動(dòng)影像。
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