北京时间10日晚9时许，包括中国在内，全球多地天文学家同步公布了黑洞“真容”。该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影，周围环绕一个新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极端条件下仍然成立。
这是人类第一次凝视曾经只存在于理论中的天体——黑洞，一种体积极小、质量极大的天体，如同一个宇宙“吞噬之口”，连光也无法逃逸。图为拍下黑洞的“事件视界望远镜”中的南极望远镜。
百余年前，爱因斯坦的广义相对论率先对黑洞作出预言，从此成为许多科幻电影的灵感源泉。科学家陆续通过一些间接证据证实了黑洞的存在，但人类始终没有真正“看到”过黑洞。“这是人类获得关于黑洞的第一个直接视觉证据，证实了爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。”参与国际合作的中方科学家、中国科学院上海天文台台长沈志强说。图为电影《星际穿越》中的黑洞。
人类史上首张黑洞照片面世！北京时间10日晚9时许，包括中国在内，全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。这一由200多名科研人员历时10余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据，有望证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。
这是人类第一次凝视曾经只存在于理论中的天体——黑洞，一种体积极小、质量极大的天体，如同一个宇宙“吞噬之口”，连光也无法逃逸。
露出真容的黑洞，位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影，周围环绕一个新月状光环。
百余年前，爱因斯坦的广义相对论率先对黑洞作出预言，从此成为许多科幻电影的灵感源泉。科学家陆续通过一些间接证据证实了黑洞的存在，但人类始终没有真正“看到”过黑洞。
“这是人类获得关于黑洞的第一个直接视觉证据，证实了爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。”参与国际合作的中方科学家、中国科学院上海天文台台长沈志强说。
质量极其巨大的黑洞，是宇宙中的神秘存在。这次通过分布全球的观测点组成一个口径如地球大小的虚拟望远镜——黑洞事件视界望远镜，顺利实现在1.3毫米波长的观测，并经过长期的数据分析，成功“捕获”黑洞的影像。
由于需要极高的灵敏度，组成全球网络的8个射电望远镜分布在多个高海拔地区，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠、南极点等。“这些望远镜的分辨率相当于能在黑龙江漠河阅读南沙群岛上的一张报纸。”中方科学家、上海天文台研究员路如森说。
“看”得远、“看”得清仍然不够，给黑洞拍照还要“看”得准。“观看电视节目要选对频道，黑洞影像也必须在合适的波段才能观测。”路如森说，最佳波段在1毫米附近，这一波段的黑洞光环最明亮，而背景“噪音”又最小。
该国际合作项目负责人、哈佛大学教授谢泼德·多尔曼表示，过去10多年里，技术的突破、全球天文台的合作等，让人类最终打开了一个观测黑洞的全新窗口。
这次拍的是哪个洞？
黑洞一向在宇宙间神秘莫测。
这个连光线都无法逃脱其视界的物体，被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）描述其为“不可思议的天体”。它由一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小、热量无限大的奇点，加上周围一部分空空如也的天区组成，吞噬着临近宇宙区域的所有光线与物质。
其中，黑洞的几乎所有质量都集中在奇点上，它也是黑洞强大引力场的中心。奇点周围的天区存在一个临界半径，被称为“视界面”。在这个半径内，就是黑洞的“势力范围”。
当前质量天文学家将宇宙中的黑洞分成三类：
恒星级质量黑洞(几十倍至上百倍太阳质量)
超大质量黑洞(几百万倍太阳质量以上)
中等质量黑洞(介于两者之间)
本次被拍照的就是黑洞界的“大块头”——超大质量黑洞。
不过问题来了，拍照的前提是找到拍照对象。在这个连光线都能吞噬掉的怪物面前，如何才能确定它的位置呢？
据介绍，在这次拍照前，天文学家们通过各种间接的证据来表明黑洞的存在，主要有三类代表性证据：一是恒星、气体的运动透露了黑洞的踪迹，因为黑洞的强引力会对周围的恒星、气体会产生影响；二是根据黑洞吸积物质(相当于“吃东西”)发出的光来判断黑洞的存在；三是通过看到黑洞成长的过程“看”见黑洞。
据了解，视界面望远镜此次观测目标主要有两个，一是银河系中心黑洞Sgr A*，二是位于星系M87中的黑洞。之所以选定这两个黑洞作为观测目标，是因为它们的视界面在地球上看来足够大。其它黑洞因为距离地球更远或质量大小有限，观测的难度更大。
其中，Sgr A*黑洞的质量相当于400万个太阳，所对应的视界面尺寸约为2400万公里，相当于17个太阳的大小。M87中心黑洞的质量则竟然达到60亿个太阳质量，视界范围大约是冥王星轨道的三倍。
拍摄黑洞的正确姿势
确定好位置后，如何进行拍照呢？
据了解，本次拍到黑洞照片的EHT，是通过“甚长基线干涉技术”(VLBI)和全球多个射电天文台的协作，构建一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜——事件视界望远镜。
“拍照并非拍的是可见光波长范围，而是EHT接收黑洞辐射，以此描述黑洞的外形。”一位中科院研究物理学的朋友告诉21tech。
而要看清楚黑洞视界面的细节，望远镜的空间分辨率需要足够高，甚至需要高到哈勃望远镜的1000倍以上。此时“干涉技术”就登场了。
所谓“干涉技术”，是指利用多个位于不同地方的望远镜，在同一时间联合观测，最后将数据进行相关系分析后合并。这种情况下，望远镜的分辨率取自望远镜之间的距离，而非单个望远镜的口径大小。
据了解，此次为黑洞拍照的EHT由8个全球射电望远镜构成，其分辨率相当于一部口径为地球直径大小的射电望远镜分辨率。它们分别是：
l 南极望远镜（South Pole Telescope）；
l 位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵(Atacama Large Millimeter Array，ALMA)；
l 位于智利的阿塔卡马探路者实验望远镜（Atacama Pathfinder Experiment）；
l 位于墨西哥的大型毫米波望远镜（Large Millimeter Telescope）；
l 位于美国亚利桑那州的（Submillimeter Telescope）；
l 位于夏威夷的麦克斯韦望远镜（James Clerk Maxwell Telescope，JCMT）；
l 位于夏威夷的亚毫米波望远镜（Submillimeter Array）；
l 位于西班牙的毫米波射电天文所的30米毫米波望远镜。
从2018年起，又有格陵兰岛望远镜、位于法国的IRAM NOEMA天文台和位于美国的基特峰国立天文台加入后续研究和校准工作。
另外，据中国科学院大学天文学教授苟利军介绍，其实本次照片拍摄在2017年4月5日至14日之间就已经完成。但由于此次视界面望远镜跨越南北半球，所涉站点区域非常广阔，因此要处理的数据量也异常庞大。
他透露，视界面望远镜每一个晚上所产生数据量可达2 PB (1 PB=1000 TB=1000000 GB)，“和欧洲大型质子对撞机一年产生的数据量差不多“。因此，黑洞的“洗照片”过程一直延续至今，直到今晚照片才公之于众。
让我们为这些望远镜宝宝和背后无数的科学家们鼓掌！感谢他们和它们的努力，让我们成为首批看到黑洞真容的碳基生物！
在短短一分多钟的视频中，苟利军回答了一系列关于黑洞的问题，解答了无数网友们的疑惑。
其中，最致命也是网友们最关心的问题便是：
“黑洞到底是什么？”
苟利军给出了简明扼要又十分清晰的回答：
“简单来说，黑洞就是一个黑色，连光都逃脱不出来的球体。”
在新华社的报道中，则给出了更为详细的定义：
黑洞是一种质量极大的天体，具有非常强的引力，在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去，这个边界称为“事件视界”。
那么，“黑洞到底有多大？”
“黑洞的大小完全取决于它的质量。”
“一般情况下，我们用一个史瓦西半径来描述。”
（史瓦西半径是任何具有质量的物质都存在的一个临界半径特征值。天文学家、物理学家卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在，这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。）
一个太阳的史瓦西半径是3公里，那么直径则为6公里。
100万个太阳质量，就是100万再乘以6公里，所以是600万公里。
而更为直接的问题，则是“拍到黑洞照片意味着什么？”
“这张照片，第一次直接的帮助我们确认了黑洞的存在。”
在此之前，虽然人类通过各种方法间接的确认了黑洞的存在，但都不是最直接的方式。
这张照片，则妥妥的证明了：黑洞确确实实是存在的。
而被问到“为什么这次冲洗照片这么久？”时，苟利军给出了两个方面的回答，一方面是因为数据量非常大，涉及到了全球八个不同地方的望远镜；
另一个则是因为，在数据处理的过程当中，有很多技术上的难点，导致处理的时间非常长。
“这个发现将对人类带来什么样的影响？”
“如果我们能通过照片看到黑洞周围的状况，有助于帮我们解决最基础的一些问题。”
苟利军的几句回答，简单粗暴的给吃瓜群众们普及了常识，让人忍不住想喊一句：
在上海，人类首张黑洞照片以及这一项重大成果，由“事件视界望远镜”EHT项目和中国科学院共同发布。
“事件视界望远镜”项目由全球多个国家和地区的科研人员组成，他们利用分布在世界各地的射电望远镜，组成一台巨大的虚拟望远镜，其口径相当于地球直径。
图文无关
该项目此前宣布，用这一虚拟望远镜“拍照”的重点对象是两个黑洞，一个是位于银河系中心的“人马座A*”，另一个位于代号为M87的超巨椭圆星系中心。
理论上，黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体，它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围，该势力范围称作黑洞的半径或称作事件视界。
此前，天文学家都是通过各种间接的证据来表明黑洞的存在，而EHT项目则是通过这个拥有地球直径的“虚拟望远镜”直接观测到了黑洞边缘的图像。
专家强调：人类首张黑洞照片的问世，将对研究黑洞具有重要意义。
图文无关
在人类首张黑洞照片拍摄计划之初，苟利军和其他研究者合作写过一篇文章。
文中曾提到：
无论我们最终得到的黑洞图像是什么样子——像电影画面一般壮观恢弘，或者只有几个模糊的像素点——视界面望远镜都意义非凡，这是我们在黑洞观测史上迈出的重要一步。
观测结果不仅仅是一张照片那么简单，它一方面呼应着爱因斯坦的广义相对论，一方面也将帮助我们回答星系中的壮观喷流是如何产生并影响星系演化的。
我们将成为有史以来第一批“看见”黑洞的人类，真是好运气！
如今照片就在我们眼前，黑洞的神秘面纱已被掀开。
作为人类历史上首批看到黑洞真正面貌的人，我们感到无比骄傲！
人类历史上，对黑洞的探索已经长达几百年之久。
两个世纪以前，英法两国的科学家就曾提出：
一个质量足够大但体积足够小的恒星会产生强大的引力，以致连光线都不能从其表面逃走，因此这颗星是完全“黑”的。
但这一研究，当时并没有得到重视。
一个世纪之后，1915年，爱因斯坦发表广义相对论。
次年，德国天文学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解。这个解表明：
如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇异的现象，即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。
这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）命名为“黑洞”。
关于黑洞的真实面貌，地球上的研究人员们一直有着诸多猜测，但其实这个黑洞的真实样子，在很早之前就曾被一位大神形象地预测了：
在人类所有对黑洞外观的预言中，被公认最形象的，是电影《星际穿越》中的那个卡冈图雅黑洞的样子。
电影中的黑洞真的美得让人窒息：
而这么形象的黑洞的模型，则是由一位赫赫有名的诺贝尔奖得主描绘出来的。
他就是2017年诺贝尔物理学奖得主 基普 · 索恩
基普索恩不仅为《星际穿越》提供了一个可视化的黑洞的模型，还亲手动笔在剧中的黑板上写下那一整整黑板的公式：
索恩：“对，这一黑板都是我亲手写的，是真的公式！不是编出来的！”
这一黑板的板书都是真的公式，是关于黑洞模型和引力计算的各种公式。
任何一位这个领域的学生都能看个大概。
从事引力波和黑洞研究一辈子的基普索恩，与去年去世的霍金为人类探索宇宙的事业推动了一大步。
而索恩的更厉害之处，在于他的实践动手能力，
与仅研究理论的其他理论物理学家不同，索恩更喜欢能用实验来验证宇宙的公理。
其中一条重要的成就成功观测“爱因斯坦的广义相对论”中预言的【引力波】。
引力波在空间中传播的示意图
他与另外两名科学家，历经数年建成了著名的LIGO引力波探测装置，终于在2016年等来了人类第一次成功探测到的引力波事件。
后来又在2017年和2018年成功探测到引力波事件。
至此，爱因斯坦广义相对论的再次被验证。
而基普索恩和另外两名科学家一战封神，拿下了2017年的诺贝尔物理学奖。
