這是人類宇宙探索的一大步，針對黑洞的一些常見問題，未來論壇特地找到了北師大天文系副教授同時也是未來論壇青創聯盟成員張帆老師為大家解答，問題和回答如下：
1.剛剛公佈的黑洞照片和您想象中的黑洞有何區別？是否和理論預期的一樣？
2.這次的黑洞照片能夠為我們提供哪些信息？
3.為黑洞拍照，最大的困難是什麼？為什麼要選擇人馬座A *作為首個“拍照對象”？
4.“看見”黑洞具有怎樣的科學意義？
5.未來我們是否有望拍到更多、更高清的黑洞“靚照”？
1. 2. M87中黑洞的這個圖像肉眼看上去和廣義相對論的預期幾乎是一樣的（見O網頁鏈接中圖，圖上解答了根據像片吸積盤應在什麼位置），陰影近似圓形；引力透鏡導致黑洞後面的吸積盤也可見； 環繞黑洞運動的物質中向著我們地球方向運動的那部分所發射的信號和離我們遠去的物質發射的信號遭受的多普勒效應相反，所以圖像不對稱。
3. 黑洞本身不發光，我們只能看到其它東西掉到黑洞事件視界裡面之前發出來的信號，所以黑洞在照片裡面呈現的形態是個影子，我們必須把黑洞的臨近環境看得非常清晰這個影子才能凸顯出來（不要忘記宇宙背景本身也是黑的）。但是黑洞其實大小非常有限，一個和太陽質量相當的黑洞的半徑只有三公里。而且（幸運的）我們附近也沒有已知黑洞，所以沒辦法，只能看較遠地方的一個很小的東西。這就需要極高的角分辨率，把一點點角度尺度上的變化都看清楚。 這就是為什麼需要全世界多個射電望遠鏡（射電信號不容易被夾在我們和星系中心間的塵埃遮擋）組成一個干涉陣列。黑洞附近物質所發射出來的信號在到達世界上不同望遠鏡的時間上稍有不同，而這種延遲的大小與信號方向和連接望遠鏡間直線的夾角相關，通過干涉的方式這個延遲可以被放大成能讀取的信號，進而我們可以非常精確地得知信號源的方向，獲得需要的角分辨率。延遲的大小當然還和望遠鏡間的距離成正比，所以望遠鏡間離得越遠越好（但是得在同一個半球，能同時觀測同一片天空）。 選擇人馬座A *是因為那是我們銀河系裡面的超大質量黑洞，雖然在超大質量黑洞裡面算小的（百萬倍太陽質量），但好歹離的還比較近。EHT的另一個目標是 M87 星系裡面的黑洞，它比人馬座A *遠了上千倍，但尺寸也大了千倍左右。
4. “看見”黑洞可以直接證明黑洞的存在（當然影子算不算直接見仁見智），並檢驗它是否符合廣義相對論的預期。相對論在弱引力條件（如太陽系內的環境）下被非常精確的驗證了，而之前引力波在強場環境中又檢驗了一下，所以我並不期待有這方面的驚奇。但能夠以這種精度觀測黑洞周邊是非常有意思的，因為超大質量黑洞附近應該是很活躍的天文環境，可以用來學習研究很多複雜的天體物理過程。一個重要問題是黑洞吞噬物質、然後自己長大的速度有多快，特別是和它的宿主星系相比。已知的超大質量黑洞與現有理論模型的預期相比貌似偏大。另一個很有意思的問題是我們銀河系的人馬座A *附近好像沒有什麼脈衝星，不知道為什麼。
5. 要拍攝更清晰的“靚照”需要相互距離更遠的望遠鏡，EHT 裡面現在已經基本上達到地球直徑了，要達到更遠距離可以用上海天文臺葉叔華院士提議的太空射電望遠鏡，或者乾脆在月球背面造一個。當然，數據傳輸、分析等等方面能力的增強也會有很大幫助。
相關推薦
