都市快报 综合报道

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发布首张黑洞真容。

这是人类第一次凝视曾经只存在于理论中的天体——黑洞，一种体积极小、质量极大的天体，如同一个宇宙“吞噬之口”，连光也无法逃逸。

这张照片中的黑洞 距离地球5500万光年

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。

百余年前，爱因斯坦的广义相对论率先对黑洞作出预言，从此成为许多科幻电影的灵感源泉。科学家陆续通过一些间接证据证实了黑洞的存在，但人类始终没有真正“看到”过黑洞。

质量极其巨大的黑洞，是宇宙中的神秘存在。这次通过分布全球的观测点组成一个口径如地球大小的虚拟望远镜——黑洞“事件视界”望远镜，顺利实现在1.3毫米波长的观测，并经过长期的数据分析，成功“捕获”黑洞的影像。

拍摄的“望远镜”

为什么叫“事件视界”？

科学界普遍认为，黑洞几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处，其周围形成一个强大的引力场，在一定范围之内，连光线都无法逃脱。这个边界称作“事件视界”。

由于黑洞非常遥远且半径很小，以往设施没有足够的分辨率来直接观测黑洞，而是用观察周围恒星运动、吸积盘和喷流乃至引力波等间接方法来进行探测。

为了提高望远镜的空间分辨率，来自全球多个国家30多个研究所的200多名科研人员开展了一项庞大的观测计划，他们将分布在全球不同地区的八个射电望远镜组成一个阵列联合观测。这就是“事件视界望远镜”项目。

拍照工作大约两年前正式启动。观测数据于2017年4月完成收集。经过两年的“冲洗”，照片终于面世。

黑洞这么黑

是怎么给它拍照的？

给黑洞拍照，其实就是拍摄黑洞的“暗影”。如果黑洞后有一个平面光源，平面光源发出的光子会受到黑洞的强引力场影响。天空平面（与视线方向垂直的面）会被一个名为黑洞“视边界”的圆环一分为二。从视觉上，在视边界内侧的亮度明显更弱，相比之下，看起来就像一个圆形的阴影，外面包围着一个明亮的光环，故得名黑洞的“暗影”。

广义相对论曾预言，人们看到的黑洞将是一个近似圆形的暗影，被一圈光子光环包围。如今看来，爱因斯坦又说对了。

黑洞极简史

20世纪 寻找黑洞之旅 

从一个狂想般的理论出发 半个世纪后真的找到了黑洞

18世纪，有两位科学家预言过类似黑洞的天体。英国天文学家约翰·米歇尔称之为“暗星”；法国科学家拉普拉斯也说它绝对黑暗，你在远方不可能看到它。

寻找黑洞，是20世纪天文学的超大事件。

目前，人类在银河系已发现近20个恒星级黑洞，估计银河系中有1000万个黑洞。

昨天，神秘黑洞的照片公布，“有图有真相”了。

爱因斯坦：时空弯曲

黑洞研究正式起步，是第一次世界大战之时。

1915年，爱因斯坦的广义相对论的重要论文已经完成。这年11月，他在普鲁士科学院发言，讲了引力场方程。

广义相对论将引力与四维时空的几何性质联系起来。按美国物理学家约翰·惠勒的概括就是：“物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。”

用一个比喻来解释这种现象（如下图）：

一个沉重的铅球，放在橡皮筋网上，网就下陷了。有一些小球掉到网上，也自然地滚向铅球所在的陷落区。小球为什么滚落？

万有引力论：铅球的引力吸引了小球。

广义相对论：铅球造成周围空间弯曲，小球按时空弯曲情形运动。

如此推演，铅球（天体）质量越大，空间会越弯曲。质量大到撑破了网，就成了黑洞，掉下的小球捡不起来了。

史瓦西：视界

此方程得到第一个精确解的，是德国天文学家卡尔·史瓦西。他是炮兵上尉，在俄罗斯服役。1915年他在前线写了两篇论文，寄给了爱因斯坦，但发表时，他已病逝。

史瓦西认为，在离致密天体或大质量天体中心的某一距离处，逃逸速度等于光速，在这个距离以内，任何物质和辐射都不能溢出。这个距离后来被命名为“史瓦西半径”。天体周围史瓦西半径处，可想象成一个球状界面，它叫“视界”。

那时还没有“黑洞”这个名字。

惠勒：黑洞

1915年，约翰·惠勒才4岁。这年他问了妈妈一个问题：何处是宇宙的尽头？

惠勒在1958年还不相信爱因斯坦引力场方程引出的结论，什么恒星崩坏、时空弯曲，物理法则怎么可能变得违背物理法则？但他研究了这个理论的数学公式之后，信服了。

1967年他用“黑洞”一词描述恒星可怕的命运。这词简洁明了，很快为人们接受。一些人认为“黑洞”这个术语是他的原创。

不过据美国科学记者马西娅·巴图塞克考证，此前美国科学家罗伯特·迪克已用过“黑洞”一词来称呼黑洞。

美国记者安·尤因1964年在报道美国科学促进协会在俄亥俄州克利夫兰的会议时，也使用了黑洞一词，报道题目叫《太空黑洞》。

所以“黑洞”一词版权归谁，不好说。

诺维科夫：白洞

1964年，苏联宇宙学家伊戈尔·诺维科夫根据对史瓦西解的计算，提出了“白洞”假设。

这一理论认为，白洞是一种超高度致密物体，性质与黑洞完全相反。白洞并不是吸收外部物质，而是不断地喷射出各种星际物质与宇宙能量。进入黑洞的物质，最后应会从白洞出来。

根据白洞理论，有人认为类星体的核心可能是一个白洞。

如今尚无证据证明白洞存在。

科幻作品中还经常提到“虫洞”，它又叫时空洞、蛀孔、爱因斯坦-罗森桥。最早是奥地利物理学家路德维希·弗莱姆1916年提出的概念，1935年由爱因斯坦和纳森·罗森完善。通过它可作空间瞬移或时间旅行。至今没证据证明虫洞存在。

霍金：灰洞

关于黑洞，科学界争论超级多，各种理论层出不穷。

英国物理学家斯蒂芬·霍金也致力于黑洞研究。1974年他预言，黑洞毁灭时会发出耀眼的光芒，体积会缩小，甚至会爆炸，会喷射物体，发出耀眼的光芒。

1975年，他又说，从理论上讲，应该会有一些粒子从黑洞的事件视界辐射出来。这就是“霍金辐射”。

2015年3月，霍金修改了他的黑洞理论，说黑洞实际上是“灰色的”。这个“灰洞”理论说，物质和能量被黑洞困住一段时间后，又会被重新释放到宇宙中。

霍金去年3月逝世前完成的论文，题目是《黑洞熵与软毛发》。软毛发是指一种零能量的光子，只会出现在黑洞视界的边缘地带，它像人类的毛发，故名软毛发。

找到了

第一个黑洞

上世纪六七十年代，麻省理工大学布鲁诺·罗西领导的研究小组，探测宇宙中太阳之外的天体释放的X射线，发现了一种强烈的X射线，却不知从何而来。日本科学家小田稔逛宠物店爱看小白鼠奔跑，他从中受到启发，发明了一个仪器，用来缩小范围，最终确定射线来自天鹅座。

研究取得出乎意料的成果。

那里有一个比太阳重30多倍的蓝超巨星，它在移动，它在绕着一个星体公转，这个星体的质量大约是太阳的10倍，可是看不到，而它正是X射线源。

它是人类发现的第一个黑洞，命名为天鹅座X-1。

它位于天鹅座的脖子那里，距地球约7500光年。

到1973年底，天文学界普遍认为，它最大可能是个黑洞。

基普·索恩说：“这是科学界激动人心的大事件。”1974年他与霍金打赌，他赌是黑洞，霍金赌不是，输的给赢的订杂志。1990年，霍金在赌约上按手印认输。

2011年，一个国际研究小组利用欧洲南方天文台的“甚大望远镜”发现，质量约地球3倍的一个星云，正逐渐靠近“人马座A星”黑洞，这个黑洞的质量约是太阳的400万倍，是距地球最近的大黑洞。

这是天文学家首次观测到黑洞“捕捉”星云的过程。

引力波：消失的质量

2017年探测到引力波的消息引发热议，引力波成为社交媒体上的热词。

爱因斯坦1916年预言了引力波的存在。他认为，当物质分布改变时，时空也会相应变化，这一变化会以波动的形式以光速传播。

人类寻找了100年。2015年，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）首次直接探测到引力波：一个36太阳质量的黑洞与一个29太阳质量的黑洞的碰撞，并合为一个62太阳质量的黑洞，失去的3太阳质量转化为引力波的能量。此后LIGO又多次探测到黑洞并合产生的引力波。

此前探测到的引力波都来自黑洞，2017年10月多国科学家宣布，第一次探测到双中子星并合引力波。

今年4月1日，LIGO与欧洲的室女座干涉仪大幅升级，以探测引力波。

重大成果：这只是开始

昨晚9时，美国华盛顿、中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔、丹麦灵比和日本东京同时召开发布会，隆重公布黑洞照片。

“我很高兴地宣布，我们首次看到了曾认为不可见的东西……而这只是开始”，“事件视界望远镜”项目主任、美国哈佛-史密森天体物理学中心的谢泼德·杜勒曼说。

美国《天体物理学杂志通讯》以特刊形式通过6篇论文发表这一重大成果。