神秘天體黑洞終於被人類「看到」了。數百名科研人員參與合作的「事件視界望遠鏡」項目10日（北京時間晚9點）在全球多地同時召開新聞發布會，發布他們第一次拍到的黑洞照片。
照片「主角」是室女座超巨橢圓星系M87中心的超大質量黑洞，其質量是太陽的65億倍，距離地球大約5500萬光年。照片展示了一個中心為黑色的明亮環狀結構，看上去有點像甜甜圈，其黑色部分是黑洞投下的「陰影」，明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤。
在經過百年的探索後，人類揭開黑洞的神秘「面紗」。綜合《錢江晚報》、新華社消息
黑洞最早的「寫生」
18世紀，英國地理學家約翰·米歇爾(John Michell)便已經意識到：宇宙中有緻密的天體，可以達到滴「光」不漏的程度——密度大到連光都無法逃逸。
1968年，美國天體物理學家約翰·惠勒(John Archibald Wheeler)正式提出，將這樣的天體，稱作「黑洞」，它們自身不發光，吸入所有一切，什麼都逃不出來。
多年來，天文學家也只是基於物理學定律和基本假設，用計算機模擬黑洞的真容。1978年，利用電腦模擬產生的數據，天體物理學家讓-皮埃爾·盧米涅(Jean-Pierre Luminet)用鋼筆和印度墨水繪製了第一幅模擬黑洞圖像。黑白的圖像展現了落入黑洞的扁平物質，它看起來並不平坦，因為黑洞強大的引力，使周圍的光發生彎曲。
40年來，科學家也已看到了黑洞的一些邊緣證據，比如物質落入黑洞時，會因摩擦和引力作用形成一個巨大的高熱吸積盤，就像是抽水馬桶放水時產生的旋渦。
如何找到黑黢黢的黑洞
地球人怎麼能看到、拍到宇宙中一個完全黑暗的物質？
探測黑洞的方法，是找它們的「周邊」——吸積盤和噴流。
當恆星量級(從3個太陽質量到100個太陽質量大小)的黑洞會存在於一個恆星周圍，將恆星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，即吸積盤。當吸積氣體過多，一部分氣體在掉入黑洞視界面之前，在磁場的作用下被沿轉動方向拋射出去，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，所以很容易被地球上的科學家通過望遠鏡探測到。理論上，黑洞也就有跡可循了。
月球上的「橙子」和「香泡」
不過，這種曲線救國的方式找黑洞並不容易。根據理論推算，銀河系中應該存在著上千萬個恆星量級的黑洞。可到目前為止，科學家只確認了20多個黑洞的存在，此外還有四五十個黑洞候選體。
德國馬克斯·普朗克射電天文研究所所長安東·岑蘇斯說，事件視界望遠鏡項目的主要任務是拍攝兩個黑洞。一個位於銀河系中心，名為Sgr A*(人馬座A*)，是離我們最近的超大質量黑洞；另一個就是位於銀河系鄰近星系M87中心的黑洞(M87 室女座星雲)，它的質量還要大得多。它們是按人類「現有的能力」確定的「理想觀測對象」。
中科院天文學教授苟利軍進一步解釋說，Sgr A*黑洞的質量大約相當於400萬個太陽，所對應的視界面尺寸約為2400萬公裡，這個視界面就相當於17個太陽的大小。「哇，超大是不是？」苟利軍說，但是地球與Sgr A*相距2.6萬光年之遙，這就意味著，它巨大的視界面在我們看來，大概只有針尖那麼小。「這就像我們站在地球上去觀看一隻放在月球表面的橙子。」
M87中心黑洞的質量更大，是太陽的65億倍。儘管與地球的距離要比Sgr A*與地球之間的距離更遠，但因質量龐大，所以它的視界面對我們而言，可能比Sgr A*這隻「橙子」稍微大那麼一點兒，大概像一隻「香泡」吧。
這張照片為什麼難拍
發現黑洞已如此不易，怎麼給它拍照？
要想觀測遙遠的黑洞，依靠目前地球上任何單個望遠鏡遠遠不夠。在過去10多年裡，麻省理工學院(MIT)的科學家聯合了其他研究機構的科研人員，開展了「事件視界望遠鏡」項目，全球各地8個射電望遠鏡同時對黑洞展開觀測。
「如果地球是平的，那使用這一技術可以從波恩看清紐約街頭報紙上的字。」岑蘇斯說，給黑洞拍照主要應用的是「甚長基線幹涉測量技術」，通過陣列望遠鏡，既能敏感捕捉微弱信號，又能擁有高解析度，從而進行詳盡觀測。
為增加空間解析度，以便看清更為細小的區域，科學家們在此次進行觀測的望遠鏡陣列裡增加了位於智利和南極的望遠鏡。
在所有參與觀測的望遠鏡當中，智利的ALMA毫米望遠鏡是最為重要的一個，因為它的靈敏度是目前單陣列望遠鏡當中最高的，但它的檔期非常滿，所以此次黑洞視界面的觀測，ALMA望遠鏡只計劃進行四五天，其中兩個晚上觀測銀河系中心黑洞Sgr A*，剩下的時間留給星系M87黑洞。要保證所有8個望遠鏡都能看到這兩個黑洞，留給科學家們的觀測窗口期很短暫，每年只有大約10天時間。8個望遠鏡組成的國際部隊，雖然不能直接看到黑洞，但能收集到大量關於黑洞的數據信息，勾勒出黑洞的樣子。
洗照片，少則半年，長則兩年，給黑洞拍張照片不容易，「洗照片」更是耗時漫長。
對於此次跨越南北半球的事件視界望遠鏡觀測，因其所涉及的站點區域非常廣闊，所產生的數據量十分龐大。事件視界望遠鏡每一個晚上所產生數據量可達2PB(2000000GB)。幫助科學家找到「上帝粒子」的歐洲大型質子對撞機，一年產生的數據量也就這個量級。
「中國科學院上海天文臺直接參與了位於美國夏威夷的東亞JCMT望遠鏡對黑洞的觀測，中國其他科研機構的多名研究人員也以不同形式參與了後期數據的分析和解讀。」岑蘇斯說，「希望未來中國能有更多新的毫米波望遠鏡參與進來。」在觀測結束之後，各個站點收集的數據，被匯集到兩個數據中心——位於美國麻省的Haystack天文臺和德國波恩的馬普射電所。在那裡，大型計算機集群會對數據時間進行合併與分析，從而產生一個關於黑洞的圖像。這一分析所需的時間少則半年，長則數年。「最終，我們等了這張照片兩年。」
從預言到看見跨越百餘年
黑洞是天文物理史上最引人注目的研究課題之一，更是科幻小說、電影等多種文藝作品中的常見「角色」。「事實有時候比小說更奇怪，黑洞最能真實體現這一點，它比科幻作家夢想的任何東西都更奇怪。」霍金在最後一本著作《十問：霍金沉思錄》中這樣寫道。
對黑洞的研究，始於上世紀初。通過廣義相對論，愛因斯坦第一次預言了黑洞的存在。緊接著，德國天文學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)通過計算，證實了如果將大量物質集中於一個點，其周圍就會產生奇異的現象。之後，這種不可思議的天體，被命名為「黑洞」。
黑洞是如何誕生的，黑洞有多大……在奧本海默、霍金等一系列科學家的研究下，對於黑洞的認識在此後幾十年有了長足的進步。直到1970年，美國人造衛星「自由號」發現，天鵝座X-1天體上一個比太陽重30多倍的巨大藍色星球，正被一個看不見的物體牽引著。這被學界認作是人類發現的第一個黑洞。
之後越來越多的黑洞被發現。2017年12月，美國卡耐基科學研究所科學家發現了有史以來最遙遠的超大質量黑洞，它的質量是太陽的8億倍。同年，諾貝爾物理學獎被授予給3位美國科學家，以表彰他們對觀測引力波的決定性貢獻。在他們的努力下，2016年雷射幹涉引力波天文臺合作組宣布，他們於2015年9月14日探測到了引力波，它來自於兩個黑洞的碰撞。而這項工作，也真正證實了黑洞的存在。
如今，對黑洞的研究已延續百年。這一次，我們終於能見到黑洞的「廬山真面目」。