黑洞：科学家们获得了一个位于M87星系中心的黑洞的像

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第一张……

国家天文台苟利军研究员@Flyingspace ：

这次的直接成像除了帮助我们直接确认了黑洞的存在，同时也通过模拟观测数据对爱因斯坦的广义相对论做出了验证。在视界面望远镜的工作过程和后来的数据分析过程中，科学家们发现，所观测到的黑洞阴影和相对论所预言的几乎完全一致，令人不禁再次感叹爱因斯坦的伟大。

爱因斯坦

另外一个重要意义在于，科学家们可以通过黑洞阴影的尺寸限制中心黑洞的质量了。这次就对M87中心的黑洞质量做出了一个独立的测量。在此之前，精确测量黑洞质量的手段非常复杂。

受限于观测分辨率和灵敏度等因素，目前的黑洞细节分析还不完善。未来随着更多望远镜加入，我们期望看到黑洞周围更多更丰富的细节，从而更深入地了解黑洞周围的气体运动、区分喷流的产生和集束机制，完善我们对于星系演化的认知与理解

左文文（上海天文台）：

如果要评选出2019年最有价值和最受期待的照片，那么非下面这张照片莫属。这是5500万光年外的大质量星系M87中心超大质量黑洞的黑洞阴影照片，也是人类拍摄的首张黑洞照片。它是黑洞存在的直接“视觉”证据，从强引力场的角度验证了爱因斯坦广义相对论。

图1：M87星系中心超大质量黑洞（M87*）的图像，上图为2017年4月11日的图像，图中心的暗弱区域即为“黑洞阴影”，周围的环状不对称结构是由于强引力透镜效应和相对论性射束（beaming）效应所造成的。由于黑洞的旋转效应，上显示了上（北）下（南）的不对称性。

这张照片于2017年4月拍摄，2年后才“冲洗”出来。2019年4月10日由黑洞事件视界望远镜（Event Horizon Telescope， EHT）合作组织协调召开全球六地联合发布。

给黑洞拍照，有三个科学意义：

1. 对黑洞阴影的成像将能提供黑洞存在的直接“视觉”证据。黑洞是具有强引力的，给黑洞拍照最主要的目的就是在强引力场下验证广义相对论，看看观测结果是否与理论预言一致。

2. 有助于理解黑洞是如何“吃”东西的。黑洞的“暗影”区域非常靠近黑洞吞噬物质形成的吸积盘的极内部区域，这里的信息尤为关键，综合之前观测获得的吸积盘更外侧的信息，就能更好地重构这个物理过程。

3. 有助于理解黑洞喷流的产生和方向。某些朝向黑洞下落的物质在被吞噬之前，会由于磁场的作用，沿着黑洞的转动方向被喷出去。以前收集的信息多是更大尺度上的，科学家没法知道在靠近喷流产生的源头处发生了什么。如果现在对黑洞暗影的拍摄，就能助天文学家一臂之力。

图2：哈勃空间望远镜拍摄的M87，版权：NASA

黑洞照片应该是这样：圆形阴影+光环

一百年前，爱因斯坦广义相对论提出后不久，便有科学家探讨了黑洞周围的光线弯曲现象。上世纪70年代，James Bardeen及Jean-Pierre Luminet等人计算出了黑洞的图像。上世纪90年代，Heino Falcke等天文学家们首次基于广义相对论下的光线追踪程序，模拟出银河系中心黑洞Sgr A*的样子，引入了黑洞“阴影”的概念。

理论预言，受黑洞强引力场的影响，黑洞吸积或喷流产生的辐射光被黑洞弯曲，使得天空平面（与视线方向垂直的面）被黑洞“视边界”（apparent boundary）的圆环一分为二：在视边界圆环以内的光子，只要在视界面以外，就能逃离黑洞，但受到很强的引力红移效应，亮度低；而视边界圆环以外的光子，能绕着黑洞绕转多圈，积累的亮度足够高。

图3：广义相对论预言，将会看到一个近似圆形的暗影被一圈光子圆环包围。由于旋转效应，黑洞左侧更亮。版权：D. Psaltis and A. Broderick

从视觉上看，视边界内侧的亮度明显更弱，看起来就像一个圆形的阴影，外面包围着一个明亮的光环。故此也得名黑洞 “阴影”（black hole shadow）。这个阴影有多大呢？史瓦西黑洞的阴影直径是视界直径的5.2倍；如果黑洞转得快，阴影直径也有约4.6倍视界半径。如此看来，黑洞视边界的尺寸主要与黑洞质量有关系，而与黑洞的自转关系不大。

后来，更多科学家针对黑洞成像开展了大量的研究，均预言黑洞阴影的存在。因此，对黑洞阴影的成像能够提供黑洞存在的直接“视觉”证据。

今天只是起点，未来将看到更多精彩

其实，人类关于黑洞的理论预言出现的时间不短，VLBI技术也并不是近十年才成熟。为什么现在才“拍”到第一张黑洞照片呢？一个重要的原因是，想要利用VLBI技术构成一个等效口径足够大、灵敏度足够高的望远镜，需要在全球各地广泛地分布着足够多的这类望远镜。过去十年中，技术的突破、新射电望远镜的不断建成并加入EHT项目、算法的创新等，终于让天文学家们打开了一扇关于黑洞和黑洞视界研究的全新窗口。

参与此次EHT观测的上海天文台专家一致表示，对M87*黑洞的顺利成像绝不是EHT的终点站。

一方面，对于M87*的观测结果分析还能更加深入，从而获得黑洞周围的磁场性质，对理解黑洞周围的物质吸积及喷流形成至关重要。

另一方面，大家翘首以待的银河系中心黑洞Sgr A*的照片也要出炉了。

EHT项目本身还将继续“升级”，还会有更多的观测台站加入EHT，灵敏度和数据质量都将提升，让我们一起期待，未来看到M87*和Sgr A*的更高清照片，发现照片背后的黑洞奥秘。

总之，人类既然已经拍到第一张黑洞照片，那黑洞成像的春天还会远吗？

欧洲南方天文台的超大望远镜——是的，这就是它的名字，发现了一个全新的世界。这颗行星位于半人马座，距离地球325光年。这颗行星本身绕着半人马座b轨道运行，这是一个你经常能用肉眼看到的双星系统。科学家们说，这个恒星系统是我们所知道的最热的行星托管系统。它现在被称为半人马座b (AB)b，或半人马座b。此外，科学家发现，这一新行星围绕其恒星运行的距离是木星与太阳之间距离的100多倍。

然而，让这个新发现如此有趣的是，科学家们正在对此挠头。由于双星系统的温度很高，在它里面形成行星是没有意义的。因此，科学家们对这个新世界是如何形成的感到困惑。

科学家说，来自半人马座b星系中两颗恒星的热量应该会阻碍新的世界或行星的形成。同样，系统的庞大规模也会产生负面影响。半人马座星系中有两颗恒星，它们的总重量是太阳的6到10倍。因此，这使它成为迄今为止科学家证实存在的最大的行星系统。

地球本身也不是什么可以嘲笑的东西。根据这项研究，半人马座b比木星大10倍。这使它成为人类研究太空几十年来发现的最大的新世界之一。它的轨道也比我们之前看到的任何物体都要大。研究人员说，它的轨道很宽，比木星绕太阳的轨道大100倍。虽然这一发现相对较新，但研究人员发现，ESO的3.6米望远镜在近20年前捕捉到了这颗行星的图像。然而，科学家们当时并没有意识到它是一颗行星。

关于这个新世界，最令人费解的事情之一是，来自这两颗恒星的巨大质量和热量应该会产生足够的高能量辐射，以至于它周围的任何东西都开始蒸发得更快。然而，这一行星发现与我们目前对行星形成的所有了解相违背。

位于半人马座b的这颗行星是一个陌生的世界，它的环境与我们在地球和太阳系所经历的完全不同，”斯德哥尔摩大学博士生、合著者盖亚斯里·维斯瓦纳特在欧洲观测所发布的一份新闻稿中解释道。“这是一个严酷的环境，由极端辐射主导，一切都在一个巨大的规模:恒星更大，行星更大，距离更大。”

研究人员将需要进一步挖掘，以确切地发现这个新世界是如何形成的。

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