今晚9点！银河系大事件发布！事关黑洞

　　距离2019年4月人类拍摄到的第一张黑洞照片，已过去两年。今晚9点，我们将迎来又一个爆炸性事件！
　　事件视界望远镜项目（EHT）宣布，将于中欧夏令时 5 月 12 日15:00，即北京时间5月12日21:00，进行在线直播，全球同步公布＂银河系中心的突破性成果＂，这将是人类首次拍摄到的银河系中心超大质量黑洞照片。
　　而且，相对2019年位于M87星系中心的黑洞，本次即将公布的人马座A*（Sgr A*）超大质量黑洞，离我们更近，位于银河系中心。
　　红圈即为银河系中心的位置。由于星际尘埃的遮挡，在可见光波段无法观测到。图片摄于智利Cerro Armazones，供图苏州市天文学会刘君达
　　相信大家已经迫不及待了。戳下文！提前充电起来！
　　撰文 | 袁玥琪
　　审核 | 王国燕
　　为什么说,
　　这次发现也将是银河系中心的突破性成果？
　　历次 EHT 的重大发现，从第一张黑洞照片，到黑洞在偏振光中的珍贵影像资料，都是超大质量黑洞观测实践历程的重要里程碑！每次新发现都引来了世界各国民众的关注。
　　# 什么是超大质量黑洞观测计划 #
　　实际上，
　　这一观测计划要从一个机构开始说起。
　　事件视界望远镜（Event Horizon Telescope, EHT）是一个以观测星系中心超大质量黑洞为主要目标的计划。事件视界望远镜期望借此计划来检验爱因斯坦广义相对论在黑洞附近的强引力场下是否会产生偏差、研究黑洞的吸积盘及喷流、探讨事件视界存在与否，并发展基本黑洞物理学[1]。
　　作为一个科学合作组，EHT 的科研目标不仅在于证明黑洞的存在，更要了解更多黑洞相关的物理性质，以及气体被吞噬的过程。以往天文观测已经提供了许多关于黑洞存在的间接证据，并且人们也熟知在离黑洞相对较远的距离上，有很多现象已经需要运用广义相对论效应来解释。然而，我们还从未观测到离事件视界如此近的距离，从未在黑洞附近来验证熟知的时空理论，这也正是 EHT 项目的目标。
　　近年来，
　　EHT不断给我们带来关于黑洞发现的惊喜！
　　2019年4月10日，EHT公布了人类历史上第一张黑洞照片。这一形状酷似＂甜甜圈＂的黑洞被称为＂M87*＂，其直接成像帮助人类确认了＂黑洞＂的存在，也验证了爱因斯坦广义相对论的正确性。
　　图片来源：璀璨科学
　　2021年3月24日，EHT又公布了黑洞在偏振光中的珍贵影像资料。不仅在前年黑洞首次成像的基础上提高了清晰度，同时发现黑洞周围有一个密度较小、厚度更大的＂蓬松＂环，而不是一个高密度的薄盘。这朵＂炸裂烟花＂也昭示着人类向 M87超大质量黑洞的探索迈出一大步！
　　图片来源：科普大世界
　　由此不难看出，此次更具突破性的新发现，将进一步勾勒了大众对于＂黑洞＂的想象……
　　# 人类是如何一步步观测黑洞的 #
　　古往今来，人类了解、认知、观测黑洞经历了漫长又曲折的历程。
　　从＂前黑洞时代＂开始，1687年，牛顿提出了万有引力定律和逃逸速度公式。基于牛顿大炮的思想实验，认为只要开炮的速度足够快就有可能摆脱地球引力。
　　图片来源：一口气看完＂黑洞简史＂[2]
　　到了18世纪，数学家拉斯普斯大胆设想宇宙中是否存在逃逸速度为光速的天体？这一思考打开了人们对黑洞的初始认知。19世纪，爱因斯坦在相对论中提出，引力的本质是时空的弯曲，并给出了广义相对论引力场方程。
　　图片来源：一口气看完＂黑洞简史＂[2]
　　1916年，物理学家史瓦西计算这一公式得到了一个精确的解，被称为＂没有转动黑洞的史瓦西解＂，并预言了黑洞的存在。直到1963年，这一研究有了新突破，数学家克尔通过数学求解，第一次得出＂带旋转黑洞的精确解＂，一年后科学家观测到第一颗恒星级黑洞[2]。
　　随后几十年，
　　人类步入黑洞研究的快车道。
　　约翰·惠勒推广＂黑洞＂、霍金辐射、2015年，LIGO引力波探测器首次观测到两个黑洞合并、2019年EHT 捕获第一张黑洞＂甜甜圈＂照片……关于黑洞的探索从未止步，科学家们也借助先进的仪器设备与研究方法建构了对黑洞更为立体、直观的认知。
　　图片来源：N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno, and the SXS Collaboration
　　如今，
　　EHT又是怎样设计观测超大质量黑洞的呢？
　　目前，EHT 主要以人马座A*、M87以及活动星系核为观测目标，在干燥高地（如智利阿塔卡马沙漠等）架设观测站，使用1.33与0.87毫米的观测波长，利用甚长基线干涉（VLBI）技术，在观测同一目标时产生能整合为单一影像的数据。（从2023年开始，EHT将进行 0.87毫米波段的观测，相比于相同情况下的1.3毫米波的观测，分辨率可以提升近50%）
　　图片来源：http://mtw.so/5USAss
　　这些被观测的超大质量黑洞究竟有多厉害？
　　人马座A*是离地球最近的大质量黑洞，明亮又有着致密射电波源，距离地球约26,000光年，具有约四百万太阳质量、30倍太阳的体积，为已知黑洞中占天空视面积最大的一个。
　　室女A星系（M87）距离地球5,500万光年，约是太阳质量的64亿倍，作为次佳观测目标EHT 相关团队又探究了与 M87* 相关的极端磁场来了解黑洞周围的环境。
　　活动星系核（AGN）是具有高红移、在部分至全部波段辐射出强烈电磁波的遥远天体，EHT的高角分辨率适合研究AGN细部结构[3]。
　　图片来源：魅力科学君
　　# 科学家未来的黑洞观测计划 #
　　银河系中心的秘密还有多少？未来，将有更多黑洞与你＂面基＂！
　　国内外科学家们对黑洞的探索从未止步，从获得第一张黑洞成像照片开始，越来越多天文爱好者和研究机构将目光投向黑洞。
　　黑洞＂猎手计划＂
　　2019年，中科院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队依托郭守敬望远镜（英文：LAMOST）发现一颗迄今质量最大恒星级黑洞，这一发现获得了国际权威科学期刊《自然》发表。利用LAMOST极高的观测效率，天文学家有望发现一大批＂深藏不露＂的黑洞，开创批量发现黑洞的新纪元，预计5年内发现并测量近百个黑洞，这将5倍于银河系中目前已知黑洞[4]。
　　图片来源：人民日报
　　黑洞＂动画＂有望面世
　　银心黑洞的结构变化较快，科学家们已经开始考虑对黑洞进行动态呈现，得到黑洞＂动画＂。此前，NASA已经将黑洞的情况，以可视化的动画向我们展示出来，通过这个动画，我们可以看到黑洞绚丽的风采[5]。EHT在M87黑洞首次成像后，提出了下一代EHT计划，并规划在近10年内完成，通过在地球上布设更多亚毫米波望远镜、增加观测灵敏度及频率覆盖等来提升黑洞成像的质量并提供更多观测信息，包括黑洞随时间变化的情况，尤其是要提升成像速度以进一步生成黑洞＂动画＂，如何制作绚烂的黑洞＂动画＂是科学家们将要不断努力的突破口。
　　图片来源：璀璨科学
　　不难预测，此次 EHT 的重大突破发现，将带给天文研究界极大的震撼与鼓舞！
　　编辑：金子
　　文章由苏州大学科技传播研究中心供稿
　　科普苏州
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