银河系中心超大质量黑洞首次“现身”

北京时间5月12日，天文学家在包括上海在内的全球多地同时举行的发布会上，向人们展示了银河系中心超大质量黑洞的首批照片。这一成果给出了该天体是黑洞的证据，并为理解这个被认为位于大多数星系中心的“庞然大物”的行为提供了宝贵的线索。这张照片是由事件视界望远镜(EHT)组织的国际研究小组通过分布在世界各地的射电望远镜网络“拍摄”的。

“联合”全球望远镜拍照

广义相对论预言，虽然黑洞本身不发光，但因为黑洞的存在，周围的时空弯曲，气体被吸引下落。在气体落入黑洞的过程中，引力能转化为光和热，因此气体被加热到数十亿摄氏度。黑洞就像沉浸在一个类似发光气体的明亮区域。它看起来像一个由吸积或喷射辐射引起的新月形光环包围的阴影。

中国科学院上海天文台研究员卢如森说：“对黑洞的阴影进行成像将为黑洞的存在提供直接的视觉证据。要保证望远镜足够灵敏，能分辨的细节足够小，保证看得见，看得清。”

但要满足以上所有条件，望远镜的口径需要像地球的直径和长度。然而，目前地球上单个望远镜的最大口径只有500米。我该怎么办？天文学家想出了一个好主意：3354强强联合。通过“组合”地球上现有的一些望远镜，可以形成一个直径和地球一样长的“虚拟”望远镜，其灵敏度和分辨率都是前所未有的。由此，全球200多位科学家达成了“视界望远镜”的重要国际合作计划，决定使用甚长基线干涉测量技术。

中科院上海天文台台长、研究员沈志强说：“这项技术是利用位于不同地方的多台望远镜同时进行联合观测。最后数据经过相关分析后组合，在无线电频段已经相当成熟了。”距离地球27000光年的银河系中心黑洞人马座A *的照片，最终是由一个和地球一样大的虚拟望远镜拍摄的，由分布在全球6个地方的8台射电望远镜组成。

提供直接的视觉证据。

科学家此前观察到，许多恒星围绕银河系中心一个不可见的致密大质量天体运行。这强烈暗示了这个叫做人马座A * (SGR A *)的天体是一个黑洞，今天发布的照片提供了第一个直接的视觉证据。

卢如森说：“视界望远镜已经观测Sgr A* *很多个晚上了，每次都连续采集几个小时的数据，就像照相机的长时间曝光一样。”

虽然Sgr A* *离我们更近，但是要获得这个成绩，比M87* *要难得多。卢如森解释说，黑洞周围的气体围绕SGRA *和M87* *高速旋转。气体绕M87* *旋转需要几天到几周的时间，但对于相对较小的Sgr A* *，气体可以在几分钟内旋转一周。“这意味着就像EHT观测SGRA *一样，超大质量黑洞周围旋转气体的亮度和模式也时刻快速变化，这对拍照的技术和水平提出了考验。

因此，研究人员不得不开发新的工具来考虑Sgr A* *周围的气体运动。Sgr A* *的照片是研究团队提取的不同照片的平均效果，最终展现了我们银河系中心超大质量天体真实面貌的画像。

以后瞄准更多的目标源。

2019年4月10日，视界望远镜合作组织公布了人类历史上第一张拍摄的黑洞照片。这个“甜甜圈状”黑洞被称为M87* *，它的直接成像有助于人类确认“黑洞”的存在，也验证了爱因斯坦广义相对论的正确性。

2021年3月24日，事件视界望远镜合作组织公布了偏振光下黑洞的珍贵图像数据。在黑洞第一次成像的基础上，清晰度有所提高。同时发现黑洞周围存在一个密度更小、厚度更大的“蓬松”环，而不是密度很高的薄圆盘。

与2017年相比，事件视界望远镜合作组织在2018年新增了三个站点。事件望远镜的不断扩展和技术创新将使科学家们能够分享更多引人注目的照片，包括不久的将来的黑洞“电影”。

“拍摄银河系中心黑洞的‘电影’是下一代视界望远镜的追求。”沈志强说，“我们正在计划建造中国的亚毫米VLBI望远镜，以便参与对SGRA *的24小时不间断中继观测。”

中国的科学家很早就开始关注高分辨率黑洞成像。在此次事件视界望远镜合作中，中国科学家积极参与了早期事件视界望远镜国际合作的共同推进、事件视界望远镜观测时间的联合应用、JCMT望远镜在夏威夷州的观测运行、后期数据处理与分析等工作

沈志强说，“我们还将望远镜瞄准其他目标源，以制作更多的甜甜圈。因为其他‘甜甜圈’更迷你，需要更高的角度分辨率，建造太空望远镜可以实现这一目标。”

“未来，我们非常希望参与下一代事件视界望远镜的国际合作，做出更大的贡献。在观察和理论上，我们都有一定的安排和计划。”中科院上海天文台副台长袁峰说。