天文學家公佈銀河系中心首張黑洞照，這是一張期待已久的關於銀河系中心的大質量天體的真面目肖像。科學家之前已觀測到衆多的恆星圍繞着銀河系中心一個不可見的、緻密的和質量極大的天體作軌道運動。天文學家公佈銀河系中心首張黑洞照。
天文學家公佈銀河系中心首張黑洞照1
3年前，人類拍攝的首張黑洞照片亮相。5月12日，第二張黑洞照片公佈，而這個黑洞離我們更近。
5月12日晚9時，長江日報記者從中科院上海天文臺新聞發佈會上獲悉，事件視界望遠鏡（EHT）合作組織發佈銀河系中心黑洞的首張照片。這是位於我們銀河系中心的超大質量黑洞的首張照片，也是EHT合作組繼2019年發佈人類第一張黑洞照片、捕獲了位於更遙遠星系M87中央黑洞之後的又一重大突破。
銀河系中心黑洞露出真容
神似“甜甜圈”
發佈會上介紹，這張照片爲銀河系中心超大質量黑洞Sgr A*真實存在提供了首個直接視覺證據，爲理解星系中心的“宇宙怪獸”提供了重要線索。
“這是一張期待已久的，關於我們銀河系中心的大質量天體的真面目肖像。”據EHT合作組專家介紹，科學家之前已觀測到衆多的恆星圍繞着銀河系中心一個不可見的、緻密的和質量極大的天體作軌道運動。這已強烈暗示這個被稱作人馬座A*的天體是一個黑洞，而12日發佈的照片則提供了首個直接的視覺證據。
因爲銀河系中心黑洞距離地球有2.7萬光年之遙，所以它的大小看上去與從地球上看38萬千米遠月亮上的甜甜圈大小差不多。爲了給它拍這張照片，研究團隊創建了觀測利器EHT，由分佈在全球六地的八個射電望遠鏡組成的一個猶如地球那麼大的虛擬望遠鏡。EHT對Sgr A*開展了多個晚上的觀測，每次連續採集了好幾個小時的數據，就如同相機的長時間曝光。
這是EHT合作組織繼2019年發佈人類第一張黑洞照片，捕獲了位於更遙遠星系M87中央黑洞（M87*）之後的又一重大突破。儘管M87*比銀河系中心的黑洞大1500多倍，也重1500多倍，但兩個黑洞看起來格外相似。
“它們來自兩種不同類型的星系，且具有極不相同的黑洞質量，但當我們聚焦在這些黑洞的邊緣時，它們看起來神奇的相似。”EHT合作組科研人員表示，“這告訴我們靠近黑洞的物體完全受廣義相對論支配，我們在遠處所看到的不同表象是由黑洞周圍物質的差異造成的。”
全球八個望遠鏡共同捕捉
“沖洗”照片耗時5年
這項工作集結了來自全球80個研究機構共300多名研究人員，大陸參加成員有來自7家單位的17人，華中科技大學天文系常務副主任吳慶文教授是成員之一，也是武漢唯一參與其中的科學家。他研究黑洞活動相關理論研究二十餘年，在兩次黑洞照片拍攝中從事相關理論分析工作。當晚，長江日報記者連線吳慶文教授對最新發現進行解讀。
他介紹，爲了實現觀測到黑洞的望遠鏡分辨率，EHT合作組將分佈在地球不同地方的八臺毫米波望遠鏡聯網，組成了相當於地球直徑的虛擬望遠鏡，即視界望遠鏡。由於需要極高的靈敏度，這些望遠鏡分佈在多個高海拔地區，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的內華達山脈、智利的阿塔卡馬沙漠、南極點等。
“當使用EHT觀測一個目標源時，每個望遠鏡都指向該目標，並記錄下數據和精確的觀測時間。其分辨率可以實現在地球上分辨月球上一枚硬幣。”吳慶文說，視界望遠鏡即實現了“不僅能看得見”，還能“看得清楚”。觀測完成後，記錄在硬盤上的數據被送往超級計算機進行集中處理。超級計算機利用數據中心的精確時間，再將不同望遠鏡的數據聯繫起來。
“儘管Sgr A*離我們更近，這項成果的得來卻比M87*艱難得多。有‘不識廬山真面目，只緣身在此山中’的意味。”吳慶文說，我們身處銀河系中，且銀河系中心黑洞是離我們最近的超大質量黑洞，大家期待看到自己家園的這個超級怪獸。
但由於太陽系處在銀道面上，所以我們向銀河系中心看的時候會遭遇許多星際介質的散射，這非常類似於霧霾天氣或有云的天氣看太陽，爲了更清晰地看清楚這個黑洞，需要建立更好的散射模型。
此外，黑洞周圍的氣體均以幾乎接近光速繞着黑洞高速旋轉。但Sgr A*相對於第一張黑洞照片的M87*要小1500倍，這意味着，氣體繞M87*一圈需要幾天到數週時間，但繞Sgr A*一圈只用幾分鐘，氣體的亮度和圖案快速變化，“有點像給一隻正在追逐自己尾巴的小狗拍張清晰照片”，因此數據處理相對M87*來說更復雜。
“其實在2017年拍攝M87*黑洞照片時，就已經觀測到了Sgr A*，但因其拍攝難度和數據處理的複雜性，在5年後的今天才發佈有關結果。”吳慶文說。
天文學家公佈銀河系中心首張黑洞照2
5月12日晚，在中國上海等全球各地同時召開的新聞發佈會上，天文學家向人們展示了位於銀河系中心的超大質量黑洞的首張照片。這一成果給出了該天體就是黑洞的實證，爲理解這種被認爲居於大多數星系中心的“巨獸”的行爲提供了寶貴線索。該照片由事件視界望遠鏡（EHT）合作組織這個國際研究團隊，通過分佈在全球的射電望遠鏡組網“拍攝”而成。
這是一張期待已久的關於銀河系中心的大質量天體的真面目肖像。科學家之前已觀測到衆多的恆星圍繞着銀河系中心一個不可見的、緻密的和質量極大的天體作軌道運動。這已強烈暗示這個被稱作人馬座A*（Sagittarius A*：Sgr A*）的天體是一個黑洞，而今天發佈的照片則提供了首個直接的視覺證據。
因爲黑洞不發光，所以我們看不見黑洞自身，但繞轉的發光氣體給出了其存在的信號：一個被亮環狀結構圍繞的闇弱中心區域（稱之爲陰影）。照片上顯現出的（射電）光都是由該黑洞的強大引力彎曲所致，這個黑洞的質量超過了太陽質量的四百萬倍。
銀河系中心黑洞距離地球有二萬七千光年之遙，爲了拍這張照片，研究團隊創建了觀測利器EHT，由分佈在全球六地的八個射電望遠鏡組成的一個猶如地球那麼大的虛擬望遠鏡。EHT對Sgr A*開展了多個晚上的觀測，每次連續採集了好幾個小時的數據，就如同相機的長時間曝光。
這是EHT合作組織繼2019年發佈人類第一張黑洞照片，捕獲了位於更遙遠星系M87中央黑洞（M87*）之後的又一重大突破。
天文學家公佈銀河系中心首張黑洞照3
新華社上海5月12日電 銀河系中心黑洞“露出真容”。北京時間12日晚9時許，包括中國在內的全球多地天文學家同步公佈了這個超大質量黑洞—人馬座 A* （Sgr A*）的照片。相關研究成果以特刊形式發表在《天體物理學雜誌通訊》上。
這是人類“看見”的'第二個黑洞，也是銀河系中心超大質量黑洞真實存在的首個直接視覺證據。這個超大質量黑洞距離太陽系約2.7萬光年，質量超過太陽質量的400萬倍。
這張銀河系中心黑洞的照片，與人類看到的第一張黑洞照片拍攝者和拍攝時間均相同，都是由“事件視界望遠鏡”（EHT）合作組織，2017年通過分佈在地球上8個射電望遠鏡組成的、一個等效於地球般口徑大小的“虛擬望遠鏡”所拍攝。
2019年4月10日，“事件視界望遠鏡”（EHT）合作組織發佈了人類歷史上第一張黑洞照片。人類首次“看見”的那個黑洞，位於室女座一個巨橢圓星系M87中心，距離地球5500萬光年，質量是太陽的65億倍。
比較這兩張黑洞照片，有什麼異同？
上海天文臺副研究員江悟說：“儘管銀河系中心黑洞比M87黑洞小了1500多倍，也輕了1500多倍，但這兩種不同類型星系的黑洞看起來很相似。尤其是當我們聚焦在這些黑洞的邊緣時，看起來更是神奇地相似。這告訴我們，靠近黑洞的物體完全受廣義相對論支配，我們在遠處所看到的不同表象，是由黑洞周圍物質的差異所造成。”
上海天文臺研究員路如森說：“通過分析這兩張黑洞照片，我們驚歎於環的大小與愛因斯坦廣義相對論預測結果，出奇地一致。這些前所未有的觀測，極大地提升了我們對銀河系中心的認識，併爲瞭解超大質量黑洞如何與周圍環境相互作用，提供了全新視角。”
爲什麼銀河系中心黑洞距離地球更近，照片卻比遙遠的M87黑洞“沖洗”出來晚了3年？
上海天文臺臺長、EHT合作國內協調人沈志強研究員解釋說，這是因爲黑洞周圍的氣體，均以幾乎接近光速繞着這兩個黑洞高速旋轉。氣體繞轉M87黑洞一週需要幾天到數週時間，但對於相對小很多的銀河系中心黑洞來說，幾分鐘內氣體即可繞轉一週。這意味着就在EHT觀測之時，銀河系中心黑洞周圍繞轉氣體的亮度和圖案，也在更快速地變化着，因此“沖洗”處理更難。
EHT研究團隊花了五年時間，用超級計算機合成和分析數據，編纂了前所未有的黑洞模擬數據庫，與觀測結果進行嚴格比對，並提取出不同照片平均後的效果，最終得以將銀河系中心這個超大質量黑洞的“真實容貌”，第一次呈現出來。
上海天文臺天馬望遠鏡是東亞VLBI觀測網的重要臺站。在2017年EHT全球聯合多波段觀測期間，天馬望遠鏡先後17次參加對這兩個黑洞的協同觀測，顯著提高了東亞VLBI網的觀測靈敏度，在微弱信號探測方面發揮作用。上海天文臺牽頭組織協調國內學者參與此次銀河系中心黑洞EHT項目合作。
“拍攝一部銀河系中心黑洞的‘電影’，是下一代EHT的追求。我們正在規劃建設中國的亞毫米波VLBI望遠鏡，以期參與到對銀河系中心黑洞的24小時不間斷的接力觀測中。”沈志強說。
