終見「真容」！人類史上首張黑洞照片誕生 中國具體作出了哪些貢獻？
4月10日晚，全世界的目光都被一張「最難拍」的照片所吸引。神秘天體——黑洞（Black Hole），終於被人類「看到」。
包括中國（上海、台北）在內的全球多地天文學家與愛好者們，同步公布了首張黑洞的「真容」。《天體物理學雜誌通信》以特刊的形式通過六篇論文發表了這一重大成果。
當全球科學界將分布在世界各地的8個射電望遠鏡（陣）組成「地球級別」的虛擬望遠鏡陣列，同一時刻、同一方向，對準同一片遙遠星空，黑洞的揭秘之旅終於走向了一個新的里程碑。
從美國夏威夷到智利，從伊比利亞半島到南極……全球30多個研究所，200多名科研人員，歷時10餘年，從四大洲8個觀測點「捕獲」視覺證據，他們共同記錄黑洞周圍吸積盤和噴流等發出的耀眼光芒，從而讓超大質量黑洞無處遁形，顯現「真容」。正是全球同步的努力，讓人類拍攝到有史以來首張黑洞照片，有望證實愛因斯坦廣義相對論在極端條件下仍然成立，同時細緻研究黑洞附近的物質吸積與相對論性噴流成為可能。
在這一「興師動眾」的過程中，科研領域全球同步的作用愈發凸顯。正如「事件視界望遠鏡」項目科學委員會主席、荷蘭奈梅亨大學教授海諾·法爾克所說，這樣的項目需要整個世界。
該國際合作項目負責人、哈佛大學教授謝潑德·多爾曼表示，過去10多年裡，技術的突破、全球天文台的合作等，讓人類最終打開了一個觀測黑洞的全新窗口。
這一切，都得益於一個叫「事件視界望遠鏡」（EHT）的項目。
參與此次觀測的包括位於世界6個地點的8個台站：
正是這個項目，在過去的兩年多里，完成了給黑洞拍照（天文觀測）以及照片的「沖洗」（後期數據處理）。
事實上，觀測黑洞項目，讓地球上幾乎所有這一領域的研究人員都不同程度地以不同方式參與其中。科學探索，正讓整個世界以不同尋常的方式更緊密地連接在一起，不僅讓地球，也讓人類成為一個共同體。
無論是對黑洞概念懵懵懂懂的早期天文學家、發表廣義相對論的愛因斯坦、獲得黑洞存在證據的引力波項目團隊，還是今天共同拍攝黑洞照片的各國科研人員，讓人類持續探索並不斷取得進步的動力之一，正是人類作為一個共同體對宇宙和自身的好奇心。
探索未知，是人類拓展自身疆界的重要過程。天文學的進步，也同時推動數學、物理學、化學、計算機等多個學科並肩前行。而只有多領域、多學科並行發展，更大尺度地拓展國際合作範圍、更深入地探索國際合作模式，人類探索未知的視野才可能變得更加開闊。
中國的貢獻很特別
中國在此項研究中所做的貢獻，也有目共睹。
從六地發布會其中的兩場（上海，台北）設在中國，到四種直播語言中包括漢語，再到初期人們對中國望遠鏡是否參與觀測的種種猜測，此次「黑洞現身」里的中國元素，很難不被外界關注到。
在此次拍照的EHT項目合作中，中國科學家在早期EHT國際合作的推動、EHT望遠鏡觀測時間的申請、夏威夷JCMT望遠鏡的觀測、後期的數據處理和結果理論分析等方面做出了諸多貢獻。
1）眾多機構參與
在此次全球合作的典範中，13個合作機構共同創建了EHT，使用了既有的基礎設施並獲得了各種機構的支持。主要資金由美國國家科學基金會（NSF）、歐盟歐洲研究理事會（ERC）和東亞資助機構提供。
這一激動人心的成果受到了中國科學院天文大科學中心（國家天文台，紫金山天文台和上海天文台）的支持。上海天文台牽頭組織協調國內學者通過東亞天文台參與該合作。
來自中國的8個機構參與其中：中國科學院天文大科學研究中心、中國科學院高能物理研究所粒子天體物理重點實驗室、中國科學院星系宇宙學重點實驗室、中國科學院天體結構與演化重點實驗室、中科院射電天文重點實驗室、中國科學院大學天文與空間科學學院、中國科學院上海天文台、中國科學院雲南天文台。
2）望遠鏡觀測的屢次突破
對中國貢獻的關注，當然離不開近年來中國在天文望遠鏡觀測領域屢屢實現的突破。
例如2016年，中國科學院國家天文台在貴州成功建成了世界上最大的單口徑射電望遠鏡（FAST），位於北京的郭守敬望遠鏡（LAMOST）則是世界上口徑最大的光譜巡天望遠鏡。
但為何此次給黑洞「拍照」時沒有中國望遠鏡參與？
中國科學院國家天文台研究員苟利軍表示，這主要是因為中國境內的望遠鏡在觀測波段、頻率以及地理位置等方面與此項研究要求的條件不相符。
這次觀測由全球八台望遠鏡聯動完成，有些望遠鏡位於美國、智利等國境內，而中國在地球上的位置剛好位於這些國家的「背面」，如果用中國的望遠鏡來觀測，那可能會影響到與其他國家望遠鏡的聯動效果。
不過，苟利軍同時指出，中國其實以另一種方式「貢獻」了一台望遠鏡。「這台望遠鏡名為JCMT，位於美國夏威夷，屬於東亞天文台，中國通過給東亞天文台投資的方式獲取了JCMT的使用時間，從而使該時間內觀測到的數據也被用於EHT項目。」
一直以來，中國的天文學研究在國際上處於相對領先地位，而一些成績的取得同樣得益於各國科學家的通力合作。
如在探索黑洞質量、轉動速度、以及黑洞吞噬恆星等項目上，中國科學家便與包括哈佛大學和麻省理工學院在內的全球知名研究機構有聯合研究。
在探測黑洞、中子星等方面，中國計劃在2025年前發射的「增強型X射線時變與偏振空間天文台」，已吸引了意、德、英、法等20多個國家參與……
而令人印象最深刻的，當屬中國在去年5月向全世界正式發出的那份邀請：希望國際夥伴特別是發展中國家參與自己的空間站。這是人類航天史上首次向所有聯合國會員國開放此類項目。
此外，在2017年EHT全球聯合觀測的3月至5月期間，上海65米天馬望遠鏡和新疆南山25米射電望遠鏡作為東亞VLBI網成員共同參與了密集的毫米波VLBI（甚長基線干涉測量）協同觀測，為最終人類首張黑洞照片——室女座星系團中超大質量星系M87中心的黑洞成像提供了總流量的限制。
3）十餘位中國科學家的努力結晶
而拍攝結束後，更漫長的照片沖洗過程中，中國科學家同樣沒有缺席。
9日香港《南華早報》的一篇報道便詳盡講述了中國科學家在此次探測黑洞的行動中的作用。
報道稱，兩年多來，中國的天文學家們全身心投入到了項目中，為照片首發做出「重要貢獻」。
另據中科院上海天文台介紹說，參與本次黑洞拍照的EHT大型國際合作項目的全球200多位科學家中，來自中國大陸的學者有16人，包括中科院上海天文台8人、雲南天文台1人、高能物理研究所1人、南京大學2人、北京大學2人、中國科學技術大學1人、華中科技大學1人。另外，還有部分來自中國台灣地區的學者。
具體來說，中國對該項目的貢獻主要在於提供資金支持、電腦建模以及數據分析等方面。
而這些都不是簡單就能完成的工作，報道透露，EHT陣列的觀測只持續了幾個小時，但後期研究人員花費了近一年時間才將碎片化的圖像拼合成一張完整、可信賴的照片。
參加EHT項目的中國科學院上海天文台天文學家路如森博士表示，黑洞陰影區與周邊區域的對比度已經達到1:10，這意味著這次捕獲的的確是一個黑洞。
「M87中心黑洞的成功成像僅僅是EHT合作的開始，」參與此次國際合作的中方科學家、中國科學院上海天文台台長沈志強說。沈表示，他們將嘗試使用一些中國望遠鏡來觀察黑洞，包括未來的M87，今年早些時候已經開始了一些工作。
中國科學院國家天文台研究員陳學雷表示，天文學科是一個國際性很強的領域，「以前的問題是，自己的設備比較少，整體科學技術水平相對世界上最強的國家，還有差距。現在我們正在趕上，但需要一個過程。」
他表示，包括目前在建的最大綜合孔徑射電望遠鏡平方千米陣（Square Kilometre Array，縮寫為SKA）項目在內，中國在很多天文觀測和科研領域參與了國際合作。「現在已有了FAST（500米口徑球面射電望遠鏡），我們一定要在這個基礎上，不斷提升自己，更加積极參与國際競爭與合作。」
我國科學家長期關注高解析度黑洞成像研究，在EHT國際合作形成之前就已經開展了多方面具有國際顯示度的相關工作。在此次EHT合作中，中國科學家在早期共同推動了EHT的合作並參與了EHT望遠鏡觀測時間的申請，同時協助JCMT望遠鏡開展觀測並參與數據處理和結果理論分析等，為EHT黑洞成像做出了積極的貢獻。
EHT科學委員會主席、荷蘭奈梅亨大學教授海諾·法爾克(Heino Falcke)表示，他20年前就與中國科學家合作研究黑洞，「我很高興我們能一起慶祝此次進展。在天文學、射電天文學、太空天體物理等領域，中國在這個全球項目中做出了非常重要的貢獻」。
TAG:前瞻經濟學人APP |