如果用FAST观察黑洞，能不能做到呢？比如，我们这次拍照片的黑洞是室女座的M87中心黑洞，它的直径大约1000亿公里，距离我们5500万光年。经过计算我们可以得出肉眼观察时黑洞张角显然，这么小的角度用肉眼是肯定分辨不开了。观察黑洞的射电望远镜工作波长大约λ=1.3mm，我们将角度和波长代入瑞利判据，可以得到望远镜口径的最小值：也就是说，这个望远镜的口径至少要8000公里！地球的半径只有6400公里，怎么去建设这么大的望远镜呢？科学家总有办法。
既然一个望远镜达不到这么大口径，我们可不可以使用多个望远镜达到这个目的呢？比如，一个望远镜口径不够，我们可以用两个相距一定距离的射电望远镜组成网络，它就相当于一个“镂空”的反射式望远镜。这样二者之间的距离就相当于“镂空”望远镜的口径了。按照这个思路，人们组织世界各地的射电望远镜组成了“甚长基线干涉望远镜网络”VLBI，把地球变成了一个巨大的反射式望远镜。
不仅如此，科学家们还设想：如果伴随着地球围绕太阳的公转，这个VLBI的虚拟望远镜口径甚至可以达到地球的公转轨道那么大，我们终于能够看到更加遥远的宇宙了。第一张黑洞照片1915年，爱因斯坦提出了广义相对论，用以解释宇宙。很快，科学家史瓦西就根据爱因斯坦的相对论计算出了一个特殊的解，这就是假如天体的质量足够大，就连光都无法逃脱，就会形成黑洞。
爱因斯坦的结论到底对不对呢？一百年来，人们验证了爱因斯坦的质能方程、狭义相对论和弱引力场中的广义相对论，发现爱因斯坦总是对的。可是在黑洞这种强引力场中，广义相对论正确不正确，还没有证实。人们迫切需要一张黑洞的照片，去进一步证实爱因斯坦的结论。在这样的背景下，2012年，天文学家们在美国亚利桑那州开会，决定组织一批世界不同地区的射电望远镜，使用VLBI技术对银河系中心黑洞和室女座M87中心黑洞进行观测，这里面甚至包含了南极洲的望远镜。
人们把这个项目命名为事件视界望远镜EHT。2017年4月，EHT项目对两个目标进行了持续十天的观测。为了保证同步，每一个射电望远镜都配备了精密的原子钟。数据记录下来的数据有10PB那么大，大约相当于一万块1T硬盘的容量。许多天文台并没有网络，这些数据被装在特制的硬盘里，送到了美国的麻省理工学院和德国的马克思普朗克射电所。
值得一提的是，由于南极洲有禁飞期，这些数据等了好几个月才从南极运出来。处理这些数据花了两年的时间。因为原本人们并不知道黑洞是什么样子的，需要通过海量的数据通过一些方法还原到图像。这就好像公安局的画手通过受害者的描述给罪犯画像一样，如果一个画手画，他可能会往自己心中罪犯的形象倾斜，不能保证客观。于是，世界上多个小组针对数据开展了自己的还原计划，直到所有人的结果都一致了，黑洞照片才能真正与大家见面。
（微波是肉眼不可见的，这张照片的颜色是人工渲染的。）还有一个小问题要解释一下。黑洞连光斗吸引的进去，我们是如何看到它的呢？实际上，所有有质量的物体，都会造成一个引力势阱，地球就是在这个引力势阱周围运动。因为太阳的质量不够大，所以引力势阱不够深，只要物体以光速运动，就一定能脱离太阳的引力。但是，黑洞的质量太大了，它的引力势阱也非常深。
在它附近有一个范围称为视界，世界外面的光还是可以逃脱黑洞的引力，而世界里面的任何物体都无法逃脱，只能向着中心点——奇点运动。在黑洞附近的恒星由于受到黑洞巨大的引力作用，有些物质会被黑洞吸引。这些物质会围绕着黑洞运动，称为吸积盘。而且，在它们向着黑洞运动的过程中，速度越来越快，温度约来越高，就会发出电磁波，这就是我们拍摄到的黑洞照片：视界外面的吸积盘。
有些黑洞由于磁场的影响会将等离子体向着垂直吸积盘的方向喷射出去，就形成了喷流。M87的喷流有几千光年之远，非常壮观，这在之前就已经被哈勃望远镜拍摄到了。一张模糊的黑洞照片，凝聚了成千上万科学家的心血。人们通过数年时间，在高科技设备的帮助下，再次印证了爱因斯坦的广义相对论。一百年前，在没有哈勃望远镜和射电望远镜的时候，爱因斯坦就知道答案了。
大家有没有听说过“闰四月，吃树叶”的俗语，2020年是闰四月？
文章TAG：造梦 西游 之石 上架 版本
