科學前沿 首張銀河系中心黑洞照片，為何等了5年才發布，它是怎麼拍攝的？

等了五年他終於來了 你現在看到的就是咱們銀河系中心的超大質量黑洞 人馬座A星 它距離地球27000光年 質量是太陽的431萬倍 但直徑只有4400萬公里 是太陽的31.6倍 發佈會當天有六篇相關的論文發表在了天體物理學快報上 這是一份特刊 買一送六加量不加價 開玩笑 論文是免費的 到目前爲止 我們已經有了兩張黑洞的照片 左邊是19年發佈的M87星系中心黑洞 距離我們5500萬光年 雖然這兩個黑洞的外觀是差不太多的 但M87的黑洞是太陽質量的65億倍 是咱們銀星黑洞的一千多倍 其實我們看到的銀星黑洞並不完全是這個樣子 這張主圖像是由幾千張圖像經過不同的計算方法平均匹配出來的結果 具體的做法是隻保留圖像中最常觀察到的特徵 把不常出現的特徵去掉 你像這一張看起來根本不像是一個環狀的圖像 對吧 跟前面三張相比根本就不像是一個東西 因爲前三張匹配了幾千張圖像 而第四張只包含了幾百張圖像 左下角的這個圖標高度就代表了相對的權重 銀星黑洞離地球非常的遠 所以它投射到天空中就好像是月球上的一塊甜甜圈 拍攝這樣一張照片動用了八十多家機構和三百名工程師 他們將地球上現有的八個射點天文臺連接起來 組成了一個地球大小的虛擬望遠鏡 叫做事件視界望遠鏡 簡稱EHT 其實EHT在2017年的時候就已經連續觀測了人馬座A星數個小時 收集了大量的數據 這個過程類似於相機上的長時間曝光 那麼爲什麼五年之後才發佈銀星黑洞的照片呢 雖然它離地球很近 但人馬座A星比M87中心黑洞的成像困難的多 黑洞附近的氣體在人馬座A星和M87周圍以相同的速度運動 幾乎達到了光速 但是在較大的M87中心黑洞中 氣體需要幾天甚至幾周才能繞一圈 而銀星黑洞周圍的氣體只需要幾分鐘就能繞一圈 也就是說人馬座A星周圍的環境是急速變化的 有點像用一個對焦不怎麼好的手機去拍一隻蹦蹦跳跳 追着自己尾巴的小狗 簡單來說M87中心黑洞比銀星黑洞更穩定 進去的所有圖像看起來都差不多 相比之下 人馬座A星的圖像則明顯不一樣 EHT的研究人員必須開發新的工具來解決這個問題 他們花了五年的時間 使用超級計算機編譯了一個前所未有的模擬黑洞庫 相關的數據可以用來測定不同領域的物理定律 比如相對論 這些數據纔是重點 而這張圖片主要是給大家激動一下 感受感受宇宙探索的成果 要知道這麼大的光層活動 絕對不是給黑洞拍張照片那麼簡單 不過在這個年代 禮子和麪子同樣的重要 一張讓全世界激動不已的黑洞照片 無疑會讓接下來的工作進展的更順利 還有一個比較有意思的現象 一些圖片視頻這些可視化工作做的比較好的論文 更容易受到新聞界的關注 這兩個黑洞雖然都是超大質量黑洞 但相對來說一個超大一個超小 通過研究這兩個超大黑洞之間的一些差異 我們有機會找到一些關於宇宙演化的新線索 目前科學家已經開始測試相關的理論和模型 EHT的工作並沒有結束 或者說纔剛剛開始 2022年3月的一次重大觀測活動 動員了比以往更多的望遠鏡 EHT的持續擴展和重大的技術升級 也讓科學家們能夠在不久的將來 拍出更多的黑洞圖像 最後我們順便來看一看歐洲南方天文臺 在4個月前發佈的銀欣影像