浩瀚星空中，黑洞是极神秘又惹人遐思的天体。
它，“吞噬”一切，连光也无法逃脱。它，体积小、质量大，可以弯曲周围的时空。它的“前世今生”带着重重谜团，让人好奇无比。
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。
首次“看到”黑洞
爱因斯坦的广义相对论说对了
百余年来，人类探寻黑洞奥秘的脚步从未停歇。
从爱因斯坦的广义相对论率先预言黑洞的存在，到惠勒提出“黑洞”概念，再到霍金提出“黑洞是时空的扭曲者”……科学家们日益相信，宇宙中存在许多大小不一的黑洞，甚至在银河系的中心就有一个超大黑洞。
多年来，一些间接证据陆续证实黑洞的存在，人类不断插上科幻翅膀勾画黑洞容颜。
科幻电影也在不断“幻想”黑洞影像。在电影《星际穿越》中，黑洞“卡冈图雅”是那深不见底的黑色中心与明亮立体的气体圆圈。
就在4年前，两个黑洞合并产生的引力波信号被科学家“捕捉”到，成为科学界的一个里程碑事件，人类开始“听”到黑洞。
这一次，人类终于眼见为实。
此次露出真容的黑洞，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！
“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，先辈科学家为我们这个世界搭建的理论模型，再次经受住考验。
上海天文台研究员路如森难掩兴奋：“黑洞的暗影区域和光环，相当于打开一扇窗，未来可以更好地重构黑洞‘吞噬’的物理过程，深入了解这个过程中发生的奇异事件。”
拍照难在哪儿？
用全球8个观测点寻“至暗信号”
给黑洞拍照的难点，在参与此次大科学计划的专家眼中，可以用三个字来形容：“小”“暗”“扰”——细节太小，信号太暗，干扰太多。
黑洞如此遥远，寻找它如同从地球观察月球上的一个橘子，需要的望远镜口径超乎想象。况且，这个望远镜还要足够灵敏，才能“看”得清极其微小的细节。
要给黑洞拍照，依靠人类现有任何单个天文望远镜都远远不够。
这是一个难以想象的大科学计划：用分布全球的8个观测点，组成一个口径如地球直径大小的虚拟望远镜。条件苛刻的观测点，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。
要顺利拍照，不仅要“看”得远，还要选对频道。“对黑洞成像而言，最佳的波段进行观测至关重要，这个波段就在1毫米附近，成像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。”路如森说。
不同的望远镜各有所长。正是给黑洞拍照的这一特殊要求，让包括“中国天眼”在内的一些大型望远镜“束手旁观”。
专家解释，这一波段的黑洞电磁波辐射最明亮，而背景“噪音”的干扰又最小。
拍照难，洗照也不易。望远镜记录下的海量数据，需要进行复杂的后期处理和分析，才能获取最终的黑洞图像。
跻身世界一流
中国成国际科学合作重要参与者
从首张月背照片到首张黑洞照片，人类观测宇宙的新窗口正在不断打开。在探索宇宙奥秘的征程中，中国也不断贡献着智慧。
我国科学家全程参与了给黑洞拍照这项国际合作，在早期推动这一项国际合作、望远镜观测时间申请、夏威夷望远镜观测运行、后期数据处理和理论分析等方面均做出了贡献。
沈志强说，基础科学研究的国际合作是大势所趋，但很多时候不能只靠经费投入“凑份子”，前期研究和人才积累是取得合作“话语权”的重要因素。
从“中国天眼”(FAST)到“世界巨眼”(SKA)，从人类基因组测序到泛第三极环境研究，近年来，中国参与国际合作的广度和深度不断加大，在吸收世界创新养分的同时，也不断贡献中国智慧。
随着全球射电天文学方兴未艾，接连涌现类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射四大天文发现。近年来，我国陆续建成多座射电望远镜，口径从25米到65米再到500米，从追赶到并跑，天文学研究开始逐步跻身一流。
黑洞的顺利成像不是终点。主持欧洲地区发布会的德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯强调，未来还将增加望远镜的数量，甚至对新的黑洞进行观测，继续验证广义相对论的有关预测，借此了解星系的形成和演进，为人类解开更多奥秘……
简介
黑洞照片“主角”
坐标：室女座一个巨椭圆星系M87的中心
质量：为太阳的65亿倍
距离：与地球相距约5500万光年
形态：中心为黑色的明亮环状结构，看上去有点像甜甜圈，其黑色部分是黑洞投下的“阴影”，明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘
意义
这次发现直接证明黑洞的存在
将进一步探索周围气体的运动
对于这次发现的意义，中国科学院大学教授，国家天文台恒星级黑洞研究创新小组负责人苟利军认为，最直接的意义就在于人类第一次直接确认了黑洞的存在，“此前有很多间接证据证明黑洞的存在，但不排除还有一丝是其他星体的可能性，这次的发现就能直接说明黑洞的存在。”
对于黑洞研究的下一步方向，苟利军认为，科学家可能会进一步提高黑洞照片的清晰度，“这样我们也可以去更进一步了解黑洞周围的环境。”此外，他认为，黑洞周围气体的运动也将是科学家进一步探索的方向之一。
4问首张黑洞照片的拍摄
释疑
1.既然看不见，怎么拍黑洞的照片？
虽然科学家们看不到黑洞的本体，但可以一直追溯到光子消失的“视界”，这是我们能“看到”的极限。
黑洞周围的确会存在一些发光的现象，比如黑洞在吃掉周围的恒星时，会将恒星的气体撕扯到身边，形成一个旋转的吸积盘。黑洞有时候也会“打嗝”，一部分吸积气体会沿转动方向被抛射出去，形成喷流。
吸积盘和喷流都会因气体摩擦而产生明亮的光线，以及其他频段的辐射。
2.怎么寻找黑洞？
科学家们可以通过黑洞对周围天体的影响来间接地感受到它的存在，尤其是它巨大的引力造成的时空扭曲，就像可以通过月亮的绕行轨道和速度来间接推测地球的质量。
其次，上文提到过吸积盘和喷流会产生发光现象，伴随其他频段的辐射。
最后，黑洞与其他天体或另一个黑洞的相互作用会产生大量引力波，也是可探测的线索。
3.怎么拍出分辨率这么高的照片？
全球望远镜组成阵列，联合观测，形成一个有效口径等于地球直径的大望远镜。这个虚拟的大望远镜叫做“事件视界望远镜”(EHT)，由8台望远镜组成。分别是：南极望远镜；位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵望远镜；位于智利的阿塔卡马探路者实验望远镜；墨西哥的大型毫米波望远镜；位于美国亚利桑那州的亚毫米波望远镜；位于夏威夷的麦克斯韦望远镜；位于夏威夷的亚毫米波望远镜；位于西班牙的毫米波射电天文所的30米毫米波望远镜。它们在2017年4月对两个黑洞目标进行了联合观测。
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的研究和校准工作。
全球一共60多个研究机构参与了研究，其中包括中国科学院下属的上海天文台、云南天文台等机构，以及华中科技大学、南京大学、中山大学、北京大学、中国科学院大学、台湾大学等高校。这也是中国上海和中国台北两地联合举办新闻发布会的原因。
4.2017年拍的照片，为什么现在才公布？
黑洞照片“拍”起来难，“洗”出来也难。虚拟的大望远镜阵列并非直接拍出了黑洞的图像，而是给出了许多数据，必须经历复杂的计算机处理过程。其中还有些缺失或模糊的部分，需要科学家们拼图。
此外，在2017年4月的联合观测以后，研究团队还进行了一些数据收集和校准的工作。
纵深
黑洞其实不太黑，洞也不是那个洞？
黑洞，这个恍若鬼魅的天体又开始侵袭我们的视野。它是在时间和空间中形成的“洞”，不断吞噬周围物质，增加自己的质量；它也是光子的“牢笼”；它贪得无厌，永不停息地吞噬着周围的一切……这是世人绘制的黑洞的经典图像：既霸蛮又贪吃。但真是如此吗？
来者不拒？有些黑洞很“挑食”
据物理学家组织网报道，一些黑洞是贪婪的贪食者，吸入大量气体和灰尘；而其他黑洞则很挑食。
同样是超大质量黑洞，为什么“贪吃”的程度差别如此巨大？这一问题一直以来都是困扰天体物理学家的难题。
中国科学院国家天文台研究员陆由俊解释说：“原因是不同星系核心的环境不一样。有的星系的中心由于受到诸如星系碰撞过程等的扰动，气体沉积到中心黑洞附近，为黑洞提供了丰富的食物，以至于它们可以大快朵颐；而有的星系中心区域则比较平稳，只有少量气体能够到达黑洞附近，使得黑洞不得不浅斟慢酌。”
只可远观：会把人变成意大利面
尽管人们对黑洞的热情高涨，但其只可远观而不可接近，否则，后果很严重。简单来说，如果你和黑洞靠得太近，你就会就像意大利面一样被拉长。这一现象有个极富创意的名字“意大利面条效应”。之所以会产生这种效应，是因为人体各处受到的引力大小不同。
如果你两脚朝下飞向黑洞，由于你的脚离黑洞更近，它受到的引力将比头部受到的引力要大。更糟糕的是，由于胳膊并非位于身体中心，它们被拉长的方向会与头部的朝向稍有不同，你身体的边缘部位会被拉进身体里。最后的结果是，你的身体不仅被拉长了，而且还变细了。因此，还没等你(或其他物体)抵达黑洞中心，你就早早地变成了一根意大利面条。
终极命运：或随时间蒸发殆尽
1973年，霍金在弯曲时空量子场论的研究中发现原来“黑洞不黑”。原本经典理论上“一毛不拔”的黑洞在黑洞量子力学中也可以通过一定的机制发射黑体辐射，这就是霍金辐射。
但我们又知道，任何东西都不能从黑洞的事件视界之内逃逸出来，黑洞怎么可能发射粒子呢？量子理论给我们的回答是，粒子不是从黑洞里面出来的，而是从紧靠黑洞的事件视界的外面的“空虚的”空间来的。
霍金在《时间简史》中解释称，“空虚的”的空间充满虚粒子反粒子对。它们被一同创生，相互离开，然后再回到一起并且湮灭。如果黑洞存在，带有负能量的虚粒子落到黑洞里可能会变成实粒子或者反实粒子。这种情形下，它不再需要和它的伴侣相互湮灭了。它被抛弃的伴侣可以落到黑洞中去。或者由于它具有正能量，也可以作为实粒子或反实粒子从黑洞的邻近逃走。
而且，黑洞的质量越小，其温度就越高。这样，随着黑洞损失质量，它的温度和发射率增加，导致其质量损失得更快。因此，小质量的黑洞，霍金辐射强，它们很快就会蒸发掉，一个10-15克的黑洞被蒸发掉所需的时间与宇宙的年龄相仿。
浩瀚星空中，黑洞是极神秘又惹人遐思的天体。
它，“吞噬”一切，连光也无法逃脱。它，体积小、质量大，可以弯曲周围的时空。它的“前世今生”带着重重谜团，让人好奇无比。
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。
首次“看到”黑洞
爱因斯坦的广义相对论说对了
百余年来，人类探寻黑洞奥秘的脚步从未停歇。
从爱因斯坦的广义相对论率先预言黑洞的存在，到惠勒提出“黑洞”概念，再到霍金提出“黑洞是时空的扭曲者”……科学家们日益相信，宇宙中存在许多大小不一的黑洞，甚至在银河系的中心就有一个超大黑洞。
多年来，一些间接证据陆续证实黑洞的存在，人类不断插上科幻翅膀勾画黑洞容颜。
科幻电影也在不断“幻想”黑洞影像。在电影《星际穿越》中，黑洞“卡冈图雅”是那深不见底的黑色中心与明亮立体的气体圆圈。
就在4年前，两个黑洞合并产生的引力波信号被科学家“捕捉”到，成为科学界的一个里程碑事件，人类开始“听”到黑洞。
这一次，人类终于眼见为实。
此次露出真容的黑洞，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！
“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，先辈科学家为我们这个世界搭建的理论模型，再次经受住考验。
上海天文台研究员路如森难掩兴奋：“黑洞的暗影区域和光环，相当于打开一扇窗，未来可以更好地重构黑洞‘吞噬’的物理过程，深入了解这个过程中发生的奇异事件。”
拍照难在哪儿？
用全球8个观测点寻“至暗信号”
给黑洞拍照的难点，在参与此次大科学计划的专家眼中，可以用三个字来形容：“小”“暗”“扰”——细节太小，信号太暗，干扰太多。
黑洞如此遥远，寻找它如同从地球观察月球上的一个橘子，需要的望远镜口径超乎想象。况且，这个望远镜还要足够灵敏，才能“看”得清极其微小的细节。
要给黑洞拍照，依靠人类现有任何单个天文望远镜都远远不够。
这是一个难以想象的大科学计划：用分布全球的8个观测点，组成一个口径如地球直径大小的虚拟望远镜。条件苛刻的观测点，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。
要顺利拍照，不仅要“看”得远，还要选对频道。“对黑洞成像而言，最佳的波段进行观测至关重要，这个波段就在1毫米附近，成像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。”路如森说。
不同的望远镜各有所长。正是给黑洞拍照的这一特殊要求，让包括“中国天眼”在内的一些大型望远镜“束手旁观”。
专家解释，这一波段的黑洞电磁波辐射最明亮，而背景“噪音”的干扰又最小。
拍照难，洗照也不易。望远镜记录下的海量数据，需要进行复杂的后期处理和分析，才能获取最终的黑洞图像。
跻身世界一流
中国成国际科学合作重要参与者
从首张月背照片到首张黑洞照片，人类观测宇宙的新窗口正在不断打开。在探索宇宙奥秘的征程中，中国也不断贡献着智慧。
我国科学家全程参与了给黑洞拍照这项国际合作，在早期推动这一项国际合作、望远镜观测时间申请、夏威夷望远镜观测运行、后期数据处理和理论分析等方面均做出了贡献。
沈志强说，基础科学研究的国际合作是大势所趋，但很多时候不能只靠经费投入“凑份子”，前期研究和人才积累是取得合作“话语权”的重要因素。
从“中国天眼”(FAST)到“世界巨眼”(SKA)，从人类基因组测序到泛第三极环境研究，近年来，中国参与国际合作的广度和深度不断加大，在吸收世界创新养分的同时，也不断贡献中国智慧。
随着全球射电天文学方兴未艾，接连涌现类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射四大天文发现。近年来，我国陆续建成多座射电望远镜，口径从25米到65米再到500米，从追赶到并跑，天文学研究开始逐步跻身一流。
黑洞的顺利成像不是终点。主持欧洲地区发布会的德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯强调，未来还将增加望远镜的数量，甚至对新的黑洞进行观测，继续验证广义相对论的有关预测，借此了解星系的形成和演进，为人类解开更多奥秘……
简介
黑洞照片“主角”
坐标：室女座一个巨椭圆星系M87的中心
质量：为太阳的65亿倍
距离：与地球相距约5500万光年
形态：中心为黑色的明亮环状结构，看上去有点像甜甜圈，其黑色部分是黑洞投下的“阴影”，明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘
意义
这次发现直接证明黑洞的存在
将进一步探索周围气体的运动
对于这次发现的意义，中国科学院大学教授，国家天文台恒星级黑洞研究创新小组负责人苟利军认为，最直接的意义就在于人类第一次直接确认了黑洞的存在，“此前有很多间接证据证明黑洞的存在，但不排除还有一丝是其他星体的可能性，这次的发现就能直接说明黑洞的存在。”
对于黑洞研究的下一步方向，苟利军认为，科学家可能会进一步提高黑洞照片的清晰度，“这样我们也可以去更进一步了解黑洞周围的环境。”此外，他认为，黑洞周围气体的运动也将是科学家进一步探索的方向之一。
4问首张黑洞照片的拍摄
释疑
1.既然看不见，怎么拍黑洞的照片？
虽然科学家们看不到黑洞的本体，但可以一直追溯到光子消失的“视界”，这是我们能“看到”的极限。
黑洞周围的确会存在一些发光的现象，比如黑洞在吃掉周围的恒星时，会将恒星的气体撕扯到身边，形成一个旋转的吸积盘。黑洞有时候也会“打嗝”，一部分吸积气体会沿转动方向被抛射出去，形成喷流。
吸积盘和喷流都会因气体摩擦而产生明亮的光线，以及其他频段的辐射。
2.怎么寻找黑洞？
科学家们可以通过黑洞对周围天体的影响来间接地感受到它的存在，尤其是它巨大的引力造成的时空扭曲，就像可以通过月亮的绕行轨道和速度来间接推测地球的质量。
其次，上文提到过吸积盘和喷流会产生发光现象，伴随其他频段的辐射。
最后，黑洞与其他天体或另一个黑洞的相互作用会产生大量引力波，也是可探测的线索。
3.怎么拍出分辨率这么高的照片？
全球望远镜组成阵列，联合观测，形成一个有效口径等于地球直径的大望远镜。这个虚拟的大望远镜叫做“事件视界望远镜”(EHT)，由8台望远镜组成。分别是：南极望远镜；位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵望远镜；位于智利的阿塔卡马探路者实验望远镜；墨西哥的大型毫米波望远镜；位于美国亚利桑那州的亚毫米波望远镜；位于夏威夷的麦克斯韦望远镜；位于夏威夷的亚毫米波望远镜；位于西班牙的毫米波射电天文所的30米毫米波望远镜。它们在2017年4月对两个黑洞目标进行了联合观测。
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的研究和校准工作。
全球一共60多个研究机构参与了研究，其中包括中国科学院下属的上海天文台、云南天文台等机构，以及华中科技大学、南京大学、中山大学、北京大学、中国科学院大学、台湾大学等高校。这也是中国上海和中国台北两地联合举办新闻发布会的原因。
4.2017年拍的照片，为什么现在才公布？
黑洞照片“拍”起来难，“洗”出来也难。虚拟的大望远镜阵列并非直接拍出了黑洞的图像，而是给出了许多数据，必须经历复杂的计算机处理过程。其中还有些缺失或模糊的部分，需要科学家们拼图。
此外，在2017年4月的联合观测以后，研究团队还进行了一些数据收集和校准的工作。
纵深
黑洞其实不太黑，洞也不是那个洞？
黑洞，这个恍若鬼魅的天体又开始侵袭我们的视野。它是在时间和空间中形成的“洞”，不断吞噬周围物质，增加自己的质量；它也是光子的“牢笼”；它贪得无厌，永不停息地吞噬着周围的一切……这是世人绘制的黑洞的经典图像：既霸蛮又贪吃。但真是如此吗？
来者不拒？有些黑洞很“挑食”
据物理学家组织网报道，一些黑洞是贪婪的贪食者，吸入大量气体和灰尘；而其他黑洞则很挑食。
同样是超大质量黑洞，为什么“贪吃”的程度差别如此巨大？这一问题一直以来都是困扰天体物理学家的难题。
中国科学院国家天文台研究员陆由俊解释说：“原因是不同星系核心的环境不一样。有的星系的中心由于受到诸如星系碰撞过程等的扰动，气体沉积到中心黑洞附近，为黑洞提供了丰富的食物，以至于它们可以大快朵颐；而有的星系中心区域则比较平稳，只有少量气体能够到达黑洞附近，使得黑洞不得不浅斟慢酌。”
只可远观：会把人变成意大利面
尽管人们对黑洞的热情高涨，但其只可远观而不可接近，否则，后果很严重。简单来说，如果你和黑洞靠得太近，你就会就像意大利面一样被拉长。这一现象有个极富创意的名字“意大利面条效应”。之所以会产生这种效应，是因为人体各处受到的引力大小不同。
如果你两脚朝下飞向黑洞，由于你的脚离黑洞更近，它受到的引力将比头部受到的引力要大。更糟糕的是，由于胳膊并非位于身体中心，它们被拉长的方向会与头部的朝向稍有不同，你身体的边缘部位会被拉进身体里。最后的结果是，你的身体不仅被拉长了，而且还变细了。因此，还没等你(或其他物体)抵达黑洞中心，你就早早地变成了一根意大利面条。
终极命运：或随时间蒸发殆尽
1973年，霍金在弯曲时空量子场论的研究中发现原来“黑洞不黑”。原本经典理论上“一毛不拔”的黑洞在黑洞量子力学中也可以通过一定的机制发射黑体辐射，这就是霍金辐射。
但我们又知道，任何东西都不能从黑洞的事件视界之内逃逸出来，黑洞怎么可能发射粒子呢？量子理论给我们的回答是，粒子不是从黑洞里面出来的，而是从紧靠黑洞的事件视界的外面的“空虚的”空间来的。
霍金在《时间简史》中解释称，“空虚的”的空间充满虚粒子反粒子对。它们被一同创生，相互离开，然后再回到一起并且湮灭。如果黑洞存在，带有负能量的虚粒子落到黑洞里可能会变成实粒子或者反实粒子。这种情形下，它不再需要和它的伴侣相互湮灭了。它被抛弃的伴侣可以落到黑洞中去。或者由于它具有正能量，也可以作为实粒子或反实粒子从黑洞的邻近逃走。
而且，黑洞的质量越小，其温度就越高。这样，随着黑洞损失质量，它的温度和发射率增加，导致其质量损失得更快。因此，小质量的黑洞，霍金辐射强，它们很快就会蒸发掉，一个10-15克的黑洞被蒸发掉所需的时间与宇宙的年龄相仿。
