4月10日21點，事件視界望遠鏡(EHT)項目主任謝潑德.多爾曼在中國上海向全球宣布。
據(jù)介紹，此次發(fā)布的黑洞圖像揭示了室女座星系團中超大質(zhì)量星系 M87中心的黑洞，其距離地球 5500萬光年，質(zhì)量為太陽的 65 億倍。該圖像的許多特征與愛因斯坦廣義相對論的預(yù)言完全相一致，在強引力極端環(huán)境下進一步驗證了廣義相對論。
黑洞是什么？
自上世紀中期開始，人們對黑洞的探秘就從未停止過。
200多年前，英國的米歇爾和法國的拉普拉斯就曾提出： 一個質(zhì)量足夠大但體積足夠小的恒星會產(chǎn)生強大的引力，以致連光線都不能從其表面逃走，因此這顆星是完全“黑”的，但這一推論隨后被人遺忘。
1915年愛因斯坦發(fā)表廣義相對論不久，德國數(shù)學家史瓦西得到了靜態(tài)球?qū)ΨQ情況下愛因斯坦場方程的一個解，解在一個特殊半徑（后稱史瓦西半徑）處存在奇異性。
1939年美國物理學家奧本海默等也證明確實存在一個時間-空間區(qū)域，光也不可能從該區(qū)域逃逸而到達遠處的觀察者。這一區(qū)域的邊界稱為視界，在靜態(tài)球?qū)ΨQ情況下，視界半徑就是史瓦西半徑。如果某天體的半徑小于史瓦西半徑，那么該天體就應(yīng)該是“黑”的，無法被我們看到。
科學家們把這些引力極強而又“看不到”的特殊天體稱為“黑洞”。因此，黑洞也是愛因斯坦廣義相對論預(yù)言的一種產(chǎn)物。
黑洞如何形成：都是引力惹的禍
中國科學院國家天文臺研究員陸由俊說：“目前比較明確的是恒星級質(zhì)量的黑洞是恒星塌縮的遺??；而大質(zhì)量黑洞則有可能由其它機制產(chǎn)生的中等質(zhì)量黑洞吸積物質(zhì)長大而成?！?/p>
所有的恒星都是核聚變反應(yīng)爐，在其中，輕元素（主要是氫）聚合成重元素。核聚變過程提供了恒星一生的大部分能量。不過，最終，核燃料耗盡，由中心產(chǎn)生的能量再也無力對抗外殼巨大的重量，引力開始起主宰作用。
根據(jù)相對論，沒有東西能行進得比光還快。如果光都逃逸不出來，其他東西更不可能：所有東西都會被引力場拉回去。這樣，就出現(xiàn)了一個事件的集合或時空區(qū)域，光或任何東西都不可能從該區(qū)域逃逸而到達遠處的觀察者——我們將這一區(qū)域稱謂黑洞，將其邊界稱作事件視界。
如何確認黑洞的存在
科學家們可以通過黑洞對周圍天體的影響來間接地感受到它的存在，尤其是它巨大的引力造成的時空扭曲，就像可以通過月亮的繞行軌道和速度來間接推測地球的質(zhì)量。
其次，上文提到過吸積盤和噴流會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，伴隨其他頻段的輻射。
最后，黑洞與其他天體或另一個黑洞的相互作用會產(chǎn)生大量引力波，也是可探測的線索。
為什么要給黑洞拍照
沒有什么比照片更適合證明黑洞的存在。
科學家們給黑洞拍照的過程長達兩年之久，為什么科學家們要這么執(zhí)著給黑洞拍照呢？科學界給黑洞拍照的念頭，至少存在了30年了。愛因斯坦在相對論中就曾經(jīng)預(yù)言過黑洞的存在，盡管科學界已經(jīng)普遍達成共識，但對于公眾來說，還是有著質(zhì)疑的聲音。怎樣更好的證明黑洞的確曾在？拍張照“有圖有真相”肯定最有說服力。
然而，這張照片的拍攝難度可不是一般的大。黑洞離我們實在太遠了，哪怕是“夠檔次”的天文望遠鏡，分辨率依然不夠。科學家們估計，至少得地球那么大的天文望遠鏡，才能達到給黑洞拍照的條件。
現(xiàn)有的單個望遠鏡肯定是不夠了，咋辦？這一次給黑洞拍照，科學家們就想出了“化整為零”的方法，麻省理工學院的科學家們聯(lián)合了其它研究機構(gòu)的科研人員，開展了“事件視界望遠鏡”項目，在全球多地布下了8個亞毫米射電望遠鏡，同時對黑洞展開觀測。今天晚上大家看到的黑洞“真容”，就是望遠鏡“8兄弟”齊心協(xié)力的結(jié)果。
什么樣的黑洞適合拍照
黑洞陰影和周圍環(huán)繞的新月般光環(huán)是非常小的，在拍照設(shè)備能力有限的情況下，要想拍攝到黑洞的照片，毫無疑問，我們希望找到一個看起來直徑足夠大的黑洞作為對象。
由于黑洞事件時界的大小與其質(zhì)量成正比，這也就意味著質(zhì)量越大，其事件視界越大，因此近鄰的超大質(zhì)量黑洞是完美的黑洞成像候選體，位于人馬座方向的銀河系中心黑洞Sgr A*和近鄰射電星系M87*星系中心是兩個目前已知最優(yōu)的候選體。
黑洞的照片是怎么拍出來的？
雖然科學家們看不到黑洞的本體，但可以一直追溯到光子消失的“視界”，這是我們能“看到”的極限。
黑洞周圍的確會存在一些發(fā)光的現(xiàn)象，比如黑洞在吃掉周圍的恒星時，會將恒星的氣體撕扯到身邊，形成一個旋轉(zhuǎn)的吸積盤。黑洞有時候也會“打嗝”，一部分吸積氣體會沿轉(zhuǎn)動方向被拋射出去，形成噴流。
吸積盤和噴流都會因氣體摩擦而產(chǎn)生明亮的光線，以及其他頻段的輻射。
什么樣的望遠鏡可以對黑洞成像？
要對黑洞成像，必須保證望遠鏡足夠靈敏，能分辨的細節(jié)足夠小，從而能保證看得到和看得清。滿足這些條件，最好的工具莫過于1967年出現(xiàn)的甚長基線干涉測量技術(shù)（值得一提的是，該VLBI技術(shù)也成功應(yīng)用于我國嫦娥探月工程的探測器的測定位）。假定在1毫米波長探測，一個長度為1萬千米的基線能獲得約21微角秒的分辨本領(lǐng)。
這次拍到了哪個黑洞的照片？
兩個超大質(zhì)量黑洞。一個是銀河系中心黑洞Sgr A*，一個位于室女座的M87星系中心。之所以選擇這兩個目標，而不是銀河系中更近的恒星級黑洞，是因為它們的視界從地球上看足夠大。
長久以來，科學家們就發(fā)現(xiàn)幾千億顆恒星圍繞著銀河系中心轉(zhuǎn)動，推測出那里存在一個超大質(zhì)量的天體。根據(jù)計算，Sgr A*的質(zhì)量大約相當于400萬個太陽，視界半徑約2400萬公里。聽起來足夠大，不過，鑒于銀河系中心黑洞遠在2.5萬光年（約24億億公里）之外，實際效果相當于在地球上觀察一顆放在月球上的橙子，或者在北京看清上海一顆高爾夫球上的小坑。
M87中心的超大質(zhì)量黑洞則達到了66億倍太陽質(zhì)量，視界范圍大約是冥王星軌道的三倍。當然，因為距離更遠的緣故，M87中心黑洞在地球上看的實際效果與Sgr A*可能相差不大。
怎么拍出分辨率這么高的照片？
全球望遠鏡組成陣列，聯(lián)合觀測，形成一個有效口徑等于地球直徑的大望遠鏡。這個虛擬的大望遠鏡叫做“事件視界望遠鏡”（EHT），由8臺望遠鏡組成。分別是：南極望遠鏡（South Pole Telescope）；位于智利的阿塔卡馬大型毫米波陣（Atacama Large Millimeter Array，ALMA）；位于智利的阿塔卡馬探路者實驗望遠鏡（Atacama Pathfinder Experiment）；墨西哥的大型毫米波望遠鏡（Large Millimeter Telescope）；位于美國亞利桑那州的（Submillimeter Telescope）；位于夏威夷的麥克斯韋望遠鏡（James Clerk Maxwell Telescope，JCMT）；位于夏威夷的亞毫米波望遠鏡（Submillimeter Array）；位于西班牙的毫米波射電天文所的30米毫米波望遠鏡。它們在2017年4月對兩個黑洞目標進行了聯(lián)合觀測。
從2018年起，又有格陵蘭島望遠鏡、位于法國的IRAM NOEMA天文臺和位于美國的基特峰國立天文臺加入后續(xù)的研究和校準工作。
全球一共60多個研究機構(gòu)參與了研究，其中包括中國科學院下屬的上海天文臺、云南天文臺等機構(gòu)，以及華中科技大學、南京大學、中山大學、北京大學、中國科學院大學、臺灣大學等高校。這也是中國上海和臺北兩地聯(lián)合舉辦新聞發(fā)布會的原因。
只可遠觀：會把人變成意大利面
盡管人們對黑洞的熱情高漲，但其只可遠觀而不可接近，否則，后果很嚴重。簡單來說，如果你和黑洞靠得太近，你就會就像意大利面一樣被拉長。這一現(xiàn)象有個極富創(chuàng)意的名字“意大利面條效應(yīng)”。之所以會產(chǎn)生這種效應(yīng)，是因為人體各處受到的引力大小不同。
如果你兩腳朝下飛向黑洞，由于你的腳離黑洞更近，它受到的引力將比頭部受到的引力要大。更糟糕的是，由于胳膊并非位于身體中心，它們被拉長的方向會與頭部的朝向稍有不同，你身體的邊緣部位會被拉進身體里。最后的結(jié)果是，你的身體不僅被拉長了，而且還變細了。因此，還沒等你（或其他物體）抵達黑洞中心，你就早早地變成了一根意大利面條。
被黑洞拉成意大利面條的宇航員