第一张黑洞照片的公布将有什么意义？

1. 第一张黑洞照片的公布将有什么意义？

黑洞是宇宙中最有趣和最神秘的天体之一，在大量科学研究和科幻小说中都有所描述。然而，尽管人们认为黑洞不可思议的引力对想象力以及对物理学的理解产生影响，但人类从未真正看到过黑洞。随着本周三人马座A*（即我们银河系中心的黑洞）的第一张照片的发布，这似乎将发生变化。
  
 
  
 
  
   
  
 这是一个具有里程碑意义的时刻，可以通过事件视界望远镜(Event Horizon Telescope, EHT)实现。这实际上是一个遍布全球的阵列望远镜。
  
 我们从美国宇航局（NASA）和其他科学组织看到的所有这些图像只是在艺术家的帮助下创作的插图，尽管其中许多实际上是基于真实望远镜的数据。上述内容主要来自NASA钱德拉X射线望远镜收集的数据，该望远镜能够探测到黑洞周边的物质等。
  
 
  
 EHT实际上是地球不同地区的一系列射电望远镜，它们相互连接，形成了一个所谓的超长基线干涉仪（VLBI），它与地球本身的大小相同。科学家的想法是，不同位置的射电望远镜正在组合它们的信号以增强其功率。
  
   
  
 这个行星大小的天文台是必要的，因为正如史密森天体物理天文台在下面的动画中所解释的那样，人马座A*的质量是我们太阳质量的400万倍，此前其距离地球大约26,000光年。
  
 EHT的天文台系列包括智利、夏威夷、亚利桑那、墨西哥、西班牙和南极的望远镜，它们都精确同步以收集数PB的数据，所有这些都结合了超级计算机的帮助，创造了射手座A的第一张图像。
  
 我们期望在周三看到的图像来自2017年实际收集的数据。延迟的部分原因是，虽然近年来我们在处理大量数据方面变得更好，但互联网仍然不是足够快，可以根据需要在全球范围内提供数PB的信息。每个EHT位置将其观测数据存储在物理硬盘上，该硬盘必须被传输到数据处理中心并与来自其他天文台的数据相结合。
  
 
  
 
  
 自从黑洞的概念被提出来到天文学家确定它们的存在，我们从未真正意义上看过黑洞的照片，预计10日晚9点将公布人类史上第一张黑洞照片意义重大。
  
 我们知道黑洞是爱因斯坦广义相对论预言和研究的特殊天体，一直以来都像是披着神秘面纱人类难以一窥其真容。这些都基于黑洞的特殊结构，理论上其存在着炽热、致密的奇点，外层是视界，在视界内外完全是两个世界。光线根本越不过视界，因此也就非常难以观测的到。
    图：黑洞模拟图
  
 天文学家确认黑洞的存在主要是根据黑洞的巨大引力引起的时空扭曲，和其周围一些天体的特殊运动轨迹来证明黑洞存在。
  
 这一次通过甚长基线干涉技术（VLBI）把位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极的望远镜组成观测阵列，让其整体变成地球大小的行星级别望远镜。这个虚拟望远镜被称为事件视界望远镜（EHT）。
    
  观测活动早都在2017年结束，只是一直在处理观测数据。这一次的观测对象是银河系中心的超大质量黑洞，质量达太阳的400万倍。距离我们大约2.6万光年，可想而知观测难度非常大。
  
 黑洞照片的出现不仅可以验证爱因斯坦的广义相对论，同时科学家还可以了解黑洞吞噬物体和喷射喷流的过程，除此之外还可以验证黑洞视界的存在。
    图：计算机模拟图
  
  期待人类首张黑洞照片的问世！ 
   文/科学黑洞，图片来源网络侵删，欢迎点评  
 黑洞真实图像是人类天文学上的大盛事，它跨越了百年沧桑、是人类史上值的大书特书的事件，它回应了爱因斯坦的广义相对论，也回应了星系中壮观喷流是如何产生并形响星系演化的。

2. 史上首张黑洞照片公布，你怎么看？

天文学家公布了人类史上首张黑洞照片，这颗黑洞就是M87星系中心的超大质量黑洞，它的质量是太阳的65亿倍，距离地球5500万光年。

上面就是由事件视界望远镜（EHT）拍摄的黑洞照片。
黑洞最早存在于假设的预言中，黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种质量极大的天体，它的引力极强，强到连光线都被吸引无法逃逸，他是一个接近圆形的环状结构，黑洞阴影亮的地方和中心黑洞对比度超过10倍。
通过科学家们夜以继日的理论研究，实际观测证明黑洞确实是存在的，并模拟出理论上黑洞的样子，其中最为大众所熟知的是科幻电影《星际穿越》里的“卡冈图雅”。电影导演克里斯托弗•诺兰请来了知名天体物理学家基普•索恩，花费一年多的时间，根据广义相对论用计算机模拟为我们呈现了这样一幅景象。
现在公布的照片显然不能和《星际穿越》中壮观的效果相比拟。据说，为了“冲洗”这张照片，科学家们花费了2年时间，才拍摄了这张照片。
你怎么看黑洞照片？欢迎留言讨论，感谢！

3. 为什么首张黑洞照片发布这么受人关注？

中新网北京4月5日电 (记者 孙自法)人类首张黑洞照片即将在全球六地同步发布的消息连日来备受关注。来自共同参与这一重大成果的中国科学院的最新消息说，首张黑洞照片目前还在最后“冲洗”中，其问世已进入倒计时。

据介绍，北京时间4月10日21点整，全球六地(比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿)将以英语、西班牙语、汉语和日语四种语言，通过协调召开全球新闻发布会，事件视界望远镜(EHT)将宣布一项与超大质量黑洞照片有关的重大成果。在上海，EHT项目和中国科学院将共同发布这一重大成果。


致密天体根据质量的分类。(图片来源：NASA) NASA　摄

黑洞的照片究竟是什么样子？拍到的照片意味着什么？为什么要给黑洞拍照？什么样的黑洞适合拍照？为什么EHT适合给黑洞拍照……这些问题5天后都将在中科院上海天文台举行的发布会上一一揭晓。届时，参与EHT的中国科学家们还将在现场讲述他们参与该项目的心路历程，揭晓EHT未来还会带来怎样的精彩。

4. 人类首张黑洞照片有哪些重要意义？

人类的首张黑洞照片，有很多重要的意义。比如说标志着人类的发展的又一个里程碑，而且这代表着人的发展又进一步。这也标志着人类的聪明，以及历史上的重要的一次发展标志。

5. 首张黑洞照片公布了，照片是怎么照出来的？

首张黑洞照片是通过事件视界望远镜项目，将世界上8个不同地方的望远镜连接起来，其中包括两台智利的，三台美国的，西班牙、墨西哥、南极各一台，最终将观测到的半吨重的数据进行分析，才产生了M87星系中央黑洞的照片。

6. 人类首张黑洞照片正式发布，这样的发现有什么重要意义？

宇宙浩瀚广阔，有着无数各类天体，除了我们比较常见的恒星，行星之外，还有一些特殊神秘的天休，比如中子星，脉冲星，黑洞等。要问宇宙中最神秘的天体是什么？相信很多人都会回答：黑洞。

没错，宇宙中最神秘的天体要属黑洞了，它是时空中的无底深渊，即使是光都无法逃逸。对于黑洞都只是广义相对论的预言、爱因斯坦的方程、模拟电脑图像、引力波等项目的间接证据，或者科幻小说的想象事物。

虽然科学家还无法直接观测到黑洞，但是由于黑洞它太霸道了，它在吞噬恒星等物质的时候，会爆发发耀眼的光芒，强烈的辐射波会传播很远很远，最后被射电望远镜探测到这些光芒，通过这些异常的天体现象，科学家知道了黑洞的存在。




虽然科学家知道了黑洞的存在，但是想要观测到它拍摄到它的图像却是非常困难的。然而，当全球科学界将分布在世界各地的8个射电望远镜（阵）组成“地球级别”的虚拟望远镜阵列，同一时刻、同一方向，对准同一片遥远星空，就连黑洞——这些深藏于宇宙各处的引力陷阱，也会“发出耀眼光芒”

从美国夏威夷到智利，从伊比利亚半岛到南极……全球30多个研究所，200多名科学家，倾数年心血，携手并肩，共同记录黑洞周围吸积盘和喷流等发出的耀眼光芒，从而让超大质量黑洞无处遁形，显现“真容”。正是全球同步的努力，让人类拍摄到有史以来首张黑洞照片。

科学家向全世界公布了人类首涨黑洞照片，人们第一次真正见识到黑洞长什么样，黑洞的真容不再只存在于人们的幻想中，那么首张黑洞照片的公布，会对现代科技有哪些现实作用？




可能很多人看到人类首张照片，看到的只是一个美丽的宇宙天体现象，可是对于科学界，对于整个人类文明，它的意义却是非凡的，它绝不仅仅是一张照片这么简单，那么具体的有哪些现实的指导意义？

一、验证爱因斯坦相对论，相信很多人都知道，爱因斯坦是人类近代史上伟大的科学家，他对宇宙时空理论的研究可以说是划时代的，尤其是相对论的提出，更是让人类迈入了新的阶段。对于黑洞的探索和研究，爱因斯坦广义相对论已经有预测。

通过广义相对论对黑洞作出的预测是：一个圆形“剪影”被一圈明亮的光子圆环所围绕，那么这个预测是否正确呢？要检测它的正确性，我们就必须要得到一张真实的黑洞照片，而这次通过全球合作，终于获得到了真实的黑洞照片。

通过广义相对论预测的黑洞照片和超级望远镜拍摄到的真实黑洞照片做对比，最后发现它们完全一致。再一次让人们看到了爱因斯坦的伟大，验证了广义相对论的伟大和正确。有了这个证明，对于人类未来的太空探索有着重要的意义。




比如，我们知道广义相对论是正确的，那么在未来，随着人工智能的的快速发展，在寻找和探索宇宙天体的时候，就可以通过广义相对论的的预测功能，将公式输入超级计算机，从而预测宇宙中某个位置可能存在的未知天体。确定了位置，再通过天文望远镜等观测设备去确定这个位置是否存在被预测的天体，这相对在茫茫宇宙中，靠碰运气的寻找天体来说，要强太多了。

二、打破广义相对论与量子力学之间的矛盾，相信不少科学爱好者朋友都知道，广义相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，广义相对论适用于质量巨大且引力作用很强的物体，比如黑洞；量子力学则控制着亚原子粒子的奇异世界。但这两种在各自领域都非常成功的理论却互不相容。

科学家不知道广义相对论在黑洞的边界是否正确，所以无法对一些东西进行取舍，而这次首张黑张照片的出现，验证了广义相对论对黑洞边界预测的正确性，它将会为物理学的前进指明新的方向，对于整个物理学都有不错的指导意义。




三、检测黑洞对于时空影响的正确性，广义相对论作为爱因斯坦提出的革命性理论之一问世。在这个理论中，爱因斯坦提出，物质会扭曲或弯曲时空的几何结构，人类以重力的形式感受到这种时空扭曲，而黑洞正是爱因斯坦理论的首批预测之一。

根据爱因斯坦相对论，黑洞的视界范围内是存在着空间扭曲和时间效应的，时空理论一直以来都是神秘的存在，它是时间和空间的结合体。在一些科学猜想中，掌握了时空就掌握了穿梭时空的奥秘，可以回到过去，前往未来。

但是时空却是科学界最难破解和研究的课题，尤其是时间概念更是不知从何下手。根据科学家对黑洞的探索和分析，认为黑洞也是有自转的，而且这个速度非常快，有可能达到亚光速甚至是光速。如果黑洞视界范围内是一个扭曲的时空，那对于人类的意义将非凡。

曾经有科学家提出过利用黑洞视界来实现穿梭未来的设想，这个设想就是让宇宙飞船进入黑洞视界，然后随着黑洞的超高速旋转让飞船实现亚光速或光速飞行。我们都知道，物体的速度越快，时间越慢，当物体的速度无限接近光速的时候，那物体的时间也无限接近于静止。




这种情况之下，绕黑洞运行的飞船对于地球上的人们来说，它可能已经运行，但是对于飞船内的宇航员来说，有可能只是过去了几分钟。当飞船停上飞行脱离黑洞视界后，来到地球，这个时候地球已经是后，从而实现前往未来的梦想。

以上三点只是人类首涨黑洞公布后，会对现实科技产生现实影响的一部分，其实它的影响远不止这些，否则科学家也不会那么激动，对于我们来说，看到的只是一张照片，但在科学家的眼里，这可能是人类文明对太空探索迈出的新篇章。

7. 黑洞照片公布了吗？

     01    已于2019年4月10日晚公布
    2019年4月10日晚，人类历史上首张黑洞照片在中国上海和台北、比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、日本东京和美国华盛顿全球六地同时对外发布，这是人类首次通过图像直观的看到黑洞。
       北京时间4月10日21时，全球六地（比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海、中国台北、日本东京、美国华盛顿）召开新闻发布会，发布首张黑洞照片。根据资料显示，黑洞照片的“冲洗”用了约两年时间。
    照片“主角”是室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞，其质量是太阳的65亿倍，距离地球大约5500万光年。照片展示了一个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。
    这张“照片”的问世，是对爱因斯坦广义相对论的又一极限验证，也是人类在迈向宇宙的漫漫征途中，竖立起的又一里程碑！
    黑洞并非“黑色的洞”，而是大质量恒星在晚期坍缩形成的致密天体，因为没有任何物体包括光子从黑洞里逃脱出来，所以就被赋予了黑洞的名称。按照质量大小，黑洞分为3类：恒星级质量黑洞（几十倍-上百倍太阳质量）、超大质量黑洞（几百万倍太阳质量以上）和中等质量黑洞（介于两者之间）。
          黑洞“照片”实际上为黑洞阴影。黑洞有强大的引力，在一定范围内连光线都无法逃脱，光线不能逃脱的临界范围被称为黑洞半径或者“视界面”。视界面以外的物质围绕黑洞转圈，形成明亮的吸积盘。中间不发光的黑洞在明亮吸积盘的衬托下形成“阴影”，我们给黑洞拍照，实际上是拍摄黑洞本身在明亮吸积盘衬托之下所产生的黑暗影子。
       黑洞模拟图
    首张黑洞照片分为“拍摄”和“照片成像”两个步骤，第一步由事件视界望远镜对黑洞的临近区域利用VLBI技术进行观测长达5天的观测，第二步则要对获取到的复杂数据进行分析，最终形成照片。
    值得自豪的是，我国在此次拍照过程中也发挥了独特作用。位于夏威夷的麦克斯韦望远镜（JMCT）是事件视界望远镜（EHT）联合观测网络节点之一，由中科院天文大科学中心、日本国立天文台联合运行，为事件视界望远镜（EHT）提供了观测保障。
      

8. 人类首张黑洞照片，有哪些重要意义

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，图片上显示了上（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，图片版权：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。图片版权：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？