开运网站登录入口 给黑洞“拍照”的人

人类拍摄到的第一张黑洞照片，对于普通人来说是震撼的，在认知里就像是一个“甜甜圈”，但对于中科院上海天文台黑洞成像研究团队来说，是观测和数据分析，是探索背后的物理意义。

上海天文台20多年来一直致力于超大质量黑洞的高分辨率观测和研究。

从联合拍摄首张M87星系中心黑洞照片到拍到银河系中心黑洞照片，从深度参与“装饰甜甜圈”到牵头国际合作发布M87黑洞“全景照片”，上海天文台黑洞成像研究团队带领我国内地学者参与“事件视界望远镜”（事件视界是区分黑洞内外的边界面）国际合作Kaiyun下载APP，共同荣获2020年基础物理学突破奖。

黑洞成像研究既有“中国声音”，也有“上海贡献”。

[“只有建造自己的望远镜，我们才能掌握主动权”]

人类对黑洞的探索由来已久，爱因斯坦于1915年提出广义相对论，黑洞相当于爱因斯坦场方程的一个极端解，但就连爱因斯坦也不敢相信黑洞真的存在。

1963年类星体被发现时，科学家无法解释其背后的物理原理。当时有假说认为类星体是由黑洞吸积而成。于是，对黑洞的观测开始被提上日程，而人类所居住的银河系自然成为首选。1974年2月，银河系中心黑洞对应的射电源被发现。

博士毕业后，现任上海天文台台长的沈志强开始对银河系中心的黑洞进行射电观测。从1997年至今的5年间，他进行了20多次高分辨率VLBI（甚长基线干涉测量）观测。每一步工作都代表了当时该领域的最新进展，射电波的“视线”一步步逼近黑洞。

沈志强

经过近20个月的等待，他们终于做出了关键性的观测，发表了世界上第一张波长为3.5毫米的银河系中心黑洞高分辨率图像，该项研究被评为2005年度中国十大基础研究新闻之一。

2019年4月10日，首张黑洞照片诞生，事件视界望远镜宣布获得首个超大质量黑洞的直接视觉证据。

2020年基础物理学突破奖授予参与事件视界望远镜合作项目的347位研究人员，其中包括8位来自上海天文台黑洞成像研究团队的研究人员。

第一张黑洞照片拍摄时，事件视界望远镜是一个由分布在全球六个地点的八台地面射电望远镜组成的观测阵列，形成了一个与地球一样大的“虚拟”望远镜。然而，这些望远镜大多位于西半球。

“只有建好自己的望远镜，我们才能掌握更多主动权。”沈志强说，为参与黑洞24小时不间断接力观测，上海天文台正在推动我国青藏高原亚太望远镜建设下一代黑洞动态成像毫米波望远镜，希望用“大设备”出“大成果”。

【在黑洞成像研究领域发出“中国声音”】

这是17年前和导师沈志强的合影，28岁的陆如森当时还是上海天文台的博士生，脸上还带着几分青春的气息，这是他学术生涯的起点。

2007年，沈志强与卢如森（右）

6年前，在荷兰事件视界望远镜合作组织会议合影中，39岁的陆汝申显得成熟稳重。“这次会议我们主要讨论如何发表第一张黑洞照片，大家都很激动。拍合影时，我特意站得离创意海报很近，虽然那不是真实的黑洞照片，但对我来说很有纪念意义。”

卢如森（第二排左一）

黑洞照片是如何“显影”的？“黑洞本身不发光，但周围的气体会发光。这就像是用不同频率的音符创作一首乐曲。只需要在频域上测量黑洞图像对应的不同成分，我们就能重建出复原图像。”卢汝申说。

2018年，曾在德国马普射电天文研究所、美国麻省理工学院长期从事VLBI成像研究的卢汝申加入上海天文台，“我要把我国目前比较薄弱的黑洞成像研究推进到国际先进水平。”

如果说人类历史上第一张以“甜甜圈”惊艳亮相的黑洞照片是一张“特写”照片，那么2023年4月，以卢如森为首席科学家的国际团队首次“拍摄”了M87黑洞。在这张照片中，不仅“甜甜圈”大小缩小了近一半，还能看到黑洞喷涌而出的喷流。这一研究成果发表在国际学术期刊《自然》上，引起了全球广泛关注。

美国艺术与科学院院士、北京大学卡弗里天文与天体物理研究所所长何子珊教授对这张“全景”照片给予了高度评价：“关于大质量黑洞的存在，首张黑洞照片是一个重大突破，这一新发现用独立的方法在不同频率上提供了很好的证据。”

【以前只会写代码、推导公式，现在我是“多边形战士”】

赵珊珊，上海天文台助理研究员，90后，已作为事件视界望远镜合作组成员7年。

赵珊珊

她所在的理论工作组利用计算机数值模拟生成了庞大的模型图像库，2019年该图像库有6万幅，到2022年将扩大到180万幅。赵珊珊说，之所以需要这么大的图像库，是因为黑洞周围的环境非常复杂，导致很多不确定的物理参数，参数稍有改变，生成的模型图像就可能有很大不同。一个数值模拟需要在超级计算机上计算数周到数月，如果参数改变，计算又要重新计算，从这个角度看，对黑洞图像的理论解释是一项非常“昂贵”的工作。

“以前只会写代码、推导公式，现在接触了观测、接触了技术，从来没想过自己也能参与望远镜的建设，算是一名‘多边形战士’。”近日，赵珊珊跟随团队进藏寻找合适的望远镜站址，“刚开始说两句话就要吸氧kaiyun官方网站登录入口，但几天后就能跑了。”

“银河系中心黑洞照片和人类拍摄的第一张黑洞照片最大的不同，就是这是我们自己的黑洞照片。”在B站视频中，赵珊珊笑容满面，滔滔不绝。为帮助大众更好地了解黑洞，赵珊珊与“魔都科普目录”合作，共发布8个科普视频，累计播放量32.7万。

[“在海拔4000米的高山上，我们经常通宵达旦地校准信号”]

上海天文台副研究员姜武从技术开发转行做天文研究，并乐在其中。

要想从地球上看到黑洞，必须使用在亚毫米波段工作的望远镜。由于亚毫米波在穿过大气层时会被大气中的水分子吸收kaiyun全站app登录入口，因此望远镜需要建在干燥的地区。夏威夷有两座火山，其中一座是活火山，另一座是休眠火山，这使它成为天文观测的热门地点。

“在海拔4000米的高山上，连呼吸都困难，不仅要携带各种仪器，还经常通宵达旦地校准信号。”姜武此前曾在夏威夷参与过首次黑洞成像观测。

“虽然是在半夜观察，但大家都很兴奋，”姜武说。“最大的收获是清晨回到基地，看到另一座山上有一座活火山在喷发。就像同时见证了大自然的奇迹和黑洞一样。”

姜武

虽然银河系中心的黑洞距离我们更近，但“拍摄”它的难度却要大得多。它比 M87 中心的黑洞小 1500 多倍，周围的气体以接近光速的速度围绕黑洞旋转，几分钟就能完成一整圈。这意味着亮度和图案也在快速变化。有科学家把它比作拍一张小狗追逐尾巴的照片。

这使得对银河系中心黑洞的成像充满了困难和挑战。令姜武意外的是，他在上海天文台搭建的超级计算机平台派上了用场。与使用个人计算机计算图像相比，这台超级计算机平台的速度可以提高100倍。该系统可以高速获取图像，成为其他团队羡慕的“最强装备”。

[“我很幸运，一生中只能选择一件事，那就是研究黑洞”]

浩瀚的宇宙中可观测的天体有很多，那么我们为什么对黑洞特别感兴趣呢？

“科学研究的魅力就在于未知，双黑洞是引力波的另一个来源，如果未来能够探测到，那将是一件令人兴奋的事情。”沈志强说。

“拍摄黑洞照片，不仅是天文学家的兴趣所在，也是整个基础物理学界的兴趣所在。”赵珊珊说，黑洞的理论解决方案很完美，但黑洞的真实环境远远超出她的想象。黑洞其实和人类一样，也在经历很多事情。探索未知是人类的天性。我只是人类的一个代表，这份工作让我感受到了价值。”

“人类拍摄到的第一个黑洞距离地球5500万光年，也就是说我们看到的光是5500万年前发出的。宇宙如此永恒，而人类的寿命只有百年。如果一生中只能选择一件事，研究黑洞是我的首选。我很幸运！”沈志强说。

这些拍摄过黑洞照片的人，还在路上。