黑洞被科學家發現，竟是因為它「太亮」！

　　揚子晚報網4月9日訊（記者 楊甜子）4月10日晚上，我們即將見到黑洞的第一張照片。這無疑是歷史性的一刻，因為我們曾經在各種教科書或者科普讀物上見到的黑洞，都是來自科學家和藝術工作者的設計和想像。黑洞到底有多「黑」？這張照片到底是怎麼拍出來的？紫金山天文台研究員劉四明應邀為讀者做了解讀。

　　疑問一：都叫「黑洞」了，科學家怎麼知道它在哪裡呀？

　　答案：黑洞不黑，反而「太亮」所以被發現

　　關於黑洞的提問，肯定望文生義從名字開始。很多人不禁暢想，黑洞一定很「黑」，科學家是怎麼知道它的方位的呢？
其實，黑洞不黑，劉四明研究員告訴記者，黑洞被科學家發現，是因為它實在太亮了。「黑洞」的概念，最早是在1916年由德國天文學家卡爾?史瓦西通過計算得出的，他發現，如果將大量物質集中於空間一點，其周圍會產生奇異的現象，即在這個空間點周圍存在一個界面——「視界」一旦進入這個界面，即使光也無法逃脫。這種「不可思議的天體」被美國物理學家約翰?阿奇博爾德?惠勒命名為「黑洞」。

　　黑洞的亮光，並不是自己發出的，這些光亮來自被黑洞的引力所吸引的熱氣體。黑洞有著非常強的引力，它能夠將周圍的氣體撕扯到它自己身邊，產生一個圍繞黑洞旋轉的氣體盤，名叫吸積盤。 當吸積氣體過多，一部分氣體在掉入黑洞視界面之前，在旋轉磁場的作用下會沿著吸積盤轉動軸方向被拋射出去，形成噴流。 吸積盤和噴流兩種現象都因氣體摩擦而產生了明亮的光與大量輻射，這就是我們在各種黑洞的模擬圖片中見到的一圈圈的光亮。黑洞到底在哪裡，這個問題自然迎刃而解了。

　　疑問二：太空中到底有幾個黑洞？

　　答案：幾乎所有的星系都有一個非常大的黑洞

　　太空中的黑洞遠不止一個。劉四明研究員介紹，幾乎所有的星系都有一個非常大的黑洞。黑洞到底有多大呢？「小號」的黑洞質量大約是太陽的幾百萬倍，而「大個頭」的黑洞，質量能達到太陽的幾十億倍。

　　選個「大塊頭」來拍照片，成像效果應該會更好一些吧？這個猜想在天文學上是個誤區。科學家選定「模特」的標準，不是看天體質量的大小，而是根據天體在天空中的張角來決定。劉四明以本次被「拍照」的兩個黑洞為例，其中一個黑洞在銀河系的中心，約為400萬個太陽質量。另一個黑洞則在一個射電星系，約為40億個太陽質量。「射電星系裡的黑洞遠比銀河系的要大，我們從地球上看過去，觀測的距離也更遠，但是在成像時，兩個黑洞的大小是差不多的。」為了方便讀者理解，劉四明以大家常見的太陽和月亮舉例，從地球上看過去，太陽和月亮差不多大，但實際上太陽遠比月亮要大得多，這就和太陽與月亮到達地球的不同距離有關。

　　疑問三：科學家們為什麼這麼執著給黑洞拍照片？

　　答案：沒有什麼比照片更適合證明黑洞的存在

　　根據媒體公開的信息，科學家們給黑洞拍照的過程長達兩年之久，為什麼科學家們要這麼執著給黑洞拍照呢？劉四明解釋，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預言過黑洞的存在，儘管科學界已經普遍達成共識，但對於公眾來說，還是有著質疑的聲音。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，解析度依然不夠。科學家們估計，至少得地球那麼大的天文望遠鏡，才能達到給黑洞拍照的條件。
現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合了其它研究機構的科研人員，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」齊心協力的結果。

　　疑問四：黑洞真的「長這樣」？

　　答案：這張照片的「精細程度」未來還能升級

　　黑洞到底「長啥樣」？這麼多年來，科學家們有過不同的觀點，噴泉、甜甜圈甚至是一塊石頭的模樣，都曾經被人「提名」作黑洞的外形。在科學上，黑洞的本質其實只是一個「奇點」——體積很小，卻擁有著超大的質量。
大家將要見到的照片，將會是黑洞「人生」中的第一張照片，和大家想像的按個快門，咔嚓一下的成像並不一樣，這張照片「洗照片」的過程比「拍照片」還要艱難。劉四明介紹，此次的「拍攝」是科學家們的一次實景「描繪」，來自8個觀測點的天文望遠鏡將觀測到的電磁波集中「反饋」，利用對這些電磁波信號的分析，科學家們可以獲得和黑洞附近高溫物質分布有關的一些物理量，再結合多年來不斷完善的黑洞理論模型，通過模擬觀測過程，模擬量可以和觀測量比對，得到黑洞成像。
但劉四明認為，由於這些數據來自8個觀測點，因此照片在「精細程度」上是需要打個問號的。未來，伴隨著科學技術的更加成熟，我們或許能夠為黑洞拍出「清晰度」更高的照片。劉四明表示，逐步解鎖對黑洞的認知，將有助於我們理解星系的形成和演化，銀河也許不再那麼神秘陌生了。

　　腦洞時間：掉進黑洞是怎樣一種體驗？

　　關於黑洞的腦洞一直都沒有停止過。知乎網友開帖討論「如果真的掉進黑洞，過程和看到的景象是《星際穿越》中所演的這樣嗎？」但真實的結果很骨感，掉進黑洞，你想像的「穿越時空之旅」也許並不存在。紫金山天文台劉四明研究員表示，這種假象在理論上有一定的可能性，但在天文觀測上還沒有發現足夠的證據。因此，《星際穿越》的腦洞，咱們還可以繼續開下去。

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