2019年4月10日，全球六地以英語、西班牙語、漢語和日語四種語言，多國科研人員合作的“事件視界望遠鏡”項目宣布：人類首張黑洞照片發(fā)布。該黑洞位于室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽的65億倍。它的核心區(qū)域存在一個陰影，周圍環(huán)繞一個新月狀光環(huán)。

人類首張黑洞照片

      相信大家很多人小時候都對“黑洞”這個詞語很好奇，都在想它究竟是個什么東西，甚至大多數(shù)人都認為這會不會是一個深不見底的吞噬人的看不見的洞。但是不要讓這個名字欺騙你：黑洞不是空洞。更確切地說，這是一個非常小的區(qū)域內(nèi)的大量物質(zhì)，想象一個被太陽擠壓成大約直徑約為紐約市的球體大十倍的恒星。結(jié)果是一個如此強大的引力場，沒有任何東西，甚至光線都無法逃脫。近年來，以美國國家航空航天局（NASA）為首的各個國家的天文科研機構(gòu)都用各種科學儀器為這些奇怪的物體描繪了新的畫面，對于許多人來說，它們是太空中最迷人也是最神秘的物體。

       空間物體如此龐大而密集，光線無法逃脫的想法已經(jīng)存在了幾個世紀。最著名的是，愛因斯坦的廣義相對論預(yù)測了黑洞，這表明當一顆巨大的恒星死亡時，它留下了一個小而密集的殘余核心。如果核心的質(zhì)量大于太陽質(zhì)量的三倍，根據(jù)方程式顯示，重力會壓倒所有其他的力并產(chǎn)生黑洞。

       科學家們不能用望遠鏡直接觀察黑洞，只能通過探測X射線，光線或其他形式的電磁輻射。然而，我們可以推斷黑洞的存在，并通過檢測它們對附近其他物質(zhì)的影響來研究它們。例如，如果黑洞穿過一團星際物質(zhì)，它將在被稱為吸積的過程中向內(nèi)吸取物質(zhì)，只要有正常的恒星靠近黑洞就會發(fā)生類似的過程。在這種情況下，黑洞可以將星體拉向自身，從而將星體撕裂。當吸引的物質(zhì)加速并加熱時，它會發(fā)射出射入太空的X射線。最近的發(fā)現(xiàn)提供了一些誘人的證據(jù)，證明黑洞對周圍的鄰域產(chǎn)生了巨大的影響，發(fā)射強大的伽馬射線爆發(fā)，吞噬附近的恒星，并刺激某些地區(qū)新星的生長，同時阻止其他地區(qū)的恒星。

       One Star's End是黑洞的開端，簡單來說就是大多數(shù)黑洞都是由超新星爆炸中死亡的大型恒星的殘余物形成的。為什么這里提到是大型呢，是因為較小的恒星變成致密的中子星，其大小不足以捕獲光。如果恒星的總質(zhì)量足夠大（大約是太陽質(zhì)量的三倍），理論上可以證明沒有力可以保持恒星。然而，隨著恒星坍塌，一件奇怪的事情發(fā)生了，當恒星的表面接近一個被稱為“事件視界”的假想表面時，恒星上的時間相對于遠離觀測者所保持的時間減慢。當表面到達事件視界時，時間靜止不動，恒星不再坍塌，變成了一個凍結(jié)的坍縮物體，這就是黑洞的初形成。

       恒星碰撞會導(dǎo)致更大的黑洞。在2004年12月時候，美國宇航局的斯威夫特望遠鏡觀察到強大的稍縱即逝的閃光，稱為伽馬射線爆發(fā)?？茖W家們后來通過美國宇航局的哈勃太空望遠鏡從事件的“余輝”中收集了數(shù)據(jù)，這些觀測結(jié)果使得天文學家得出結(jié)論，當黑洞和中子星碰撞時會產(chǎn)生強大的爆炸，從而產(chǎn)生另一個黑洞。

       盡管理解了基本的形成過程，但黑洞科學中的一個常年謎團是它們似乎存在于兩個完全不同的尺寸尺度上。在一端，有無數(shù)黑洞是大質(zhì)量恒星的殘余，在整個宇宙中，這些“恒星質(zhì)量”黑洞通常是太陽質(zhì)量的10到24倍。天文學家發(fā)現(xiàn)，當另一顆恒星靠近它們時，它們周圍的一些物質(zhì)被黑洞的引力所吸引，在此過程中產(chǎn)生了X射線。然而，大多數(shù)恒星黑洞導(dǎo)致很多孤立的生命無法被探測到。然而，從足以產(chǎn)生這種黑洞的恒星數(shù)量上來看，科學家估計僅銀河系就有多達一千萬到十億個這樣的黑洞。

       在尺寸范圍的另一端是被稱為“超大質(zhì)量”黑洞的巨人，這些黑洞的數(shù)量是數(shù)百萬甚至數(shù)十億，與太陽一樣大。天文學家認為，超大質(zhì)量黑洞位于幾乎所有大型星系的中心，甚至是我們自己的銀河系。天文學家可以通過觀察它們對附近恒星和天然氣的影響來探測它們。

歷史上，天文學家一直認為不存在中等大小的黑洞。 然而，最新的一些證據(jù)給中型黑洞確實存在提供了依據(jù)，形成超大質(zhì)量黑洞的一種可能機制是緊湊星團中恒星碰撞的鏈式反應(yīng)，導(dǎo)致極大質(zhì)量恒星的積累，然后坍縮形成中質(zhì)黑洞，然后下沉到星系的中心，再與中間質(zhì)量黑洞合并形成一個超大質(zhì)量黑洞。

       自始至終，黑洞這個概念雖然經(jīng)常被天文學家提到，并用來解釋我們觀測到的很多現(xiàn)象，但是歸根到底，這些都只是愛因斯坦廣義相對論的一個預(yù)言。雖然我們現(xiàn)在也用它來解釋各種各樣的現(xiàn)象。但是，在4月10日之前，這張照片公布之前，沒有一個天文學家直接觀測到真的有黑洞這個東西。你想要驗證它就要看到它的圖像，哪怕剛剛公布出來的照片可能不是很清楚，只是影影約約看到一個模模糊糊的一團黑，但是有這個圖形，對于天體物理學家來說，這就是已經(jīng)非常大的突破了。對于黑洞理論的研究也已經(jīng)向前邁進了一大步。從這個圖像里其實可以來檢驗相對論在這么極端的情況下它的預(yù)言是不是對的。因此，這個黑洞照片意義十分重大。

本文中間黑洞的一部分內(nèi)容以及“事件視界”的定義取材于美國宇航局NASA官網(wǎng)。