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新安晚報 安徽網 大皖新聞訊  2019年人類首張黑洞照片公布，2022年5月12日，又一項來自事件視界望遠鏡（EHT）關于銀河系中心的突破性成果重磅來襲。北京時間2022年5月12日晚9點，事件視界望遠鏡（EHT）合作組織正式發布了銀河系中心黑洞人馬座A*（Sgr A*）的首張照片。這是EHT合作組織繼2019年發布人類第一張黑洞照片，捕獲了位于更遙遠星系M87中央黑洞之后的又一重大突破。

銀河系中心黑洞首張照片發布！

記者了解到，EHT 合作組的成員來自于世界各地，分布于東亞，南非，歐洲和南北美洲各地的 21 個國家和地區。在中國大陸境內參與的17位學者中，來自中國科學技術大學天文學系教授袁業飛參與了此次人馬座A（銀河系中心）的黑洞照片的理論分析。當天發布會后，他接受了新安晚報、安徽網、大皖客戶端記者的采訪，并透露在不久的將來科學家將能拍攝到實時動態的銀心黑洞的電影。

問題一

背景：北京時間2019年4月10日晚上9點整，由全球多國科研人員合作的“事件視界望遠鏡”（EHT）項目的第一項重大成果——人類首張黑洞照片已在全球同步新鮮出爐。該黑洞圖像揭示了室女座星系團中超大質量星系Messier 87中心的黑洞。該黑洞距離地球5500萬光年，質量為太陽的65億倍。

問：自2019年全球首張M87中心黑洞照片公布，時隔三年，人馬座A*（銀河系中心超大質量黑洞）成為EHT 團隊發布的第二個黑洞圖像，“甜甜圈”的造型讓它們看起來相像，對于科學家來說，它們區別在哪里？

銀河系中心黑洞與M87中心黑洞的對比。

答：銀河系中心黑洞照片和M87中心黑洞照片看起來的確差不多，都像甜甜圈。但實際上它們差別是非常大的：首先它們質量不一樣，銀心黑洞質量約為四百萬太陽質量，比M87中心黑洞輕了1500多倍；另外，因為銀心黑洞質量小，因此黑洞尺度也小，黑洞視界附近的氣體圍繞黑洞轉一圈只需要幾分鐘-最多半個小時，而氣體圍繞M87中心黑洞轉一圈則需要5天，甚至一個月，取決于黑洞轉得有多快；最后，兩個黑洞吞噬周圍的氣體很不一樣。相對于同樣的重量，銀心黑洞吞噬周圍的氣體量要比M87中心黑洞少1000多倍。

為什么差別這么大的兩個黑洞它們的射電圖像看起來差不多呢？這說明黑洞周圍的氣體運動情況和射電輻射完全是由廣義相對論所支配。結果導致落入黑洞周圍的氣體溫度基本相同，且都以接近光速圍繞黑洞運動，特別是在黑洞視界附近，時空的相對彎曲程度是差不多。

問題二

背景：黑洞是引力極強的時空區域，任何東西，甚至光（電磁波），都無法逃逸。因為光無法逃逸，我們稱之為“黑”，因為物質無法逃逸，我們稱之為“洞”。黑洞形成最簡單的方式是在年老的、大質量恒星塌縮過程中形成，期間伴隨超新星爆發。如果恒星的質量足夠大，至少有幾十倍太陽質量，恒星的殘余部分就會坍縮成一個黑洞。

問：作為人類所居星系——銀河系中心黑洞照片，如何認識這次通過圖像捕捉到它的價值（以及會影響地球嗎）？這些觀測是否會改變人類目前的廣義相對論時空觀？

答：天文學家通過觀測圍繞銀河系中心公轉的恒星的運動情況，證明銀河心中心存在一個比太陽質量大四百萬倍的暗天體，間接證明了銀心中心存在一個超大質量黑洞，這一成果已經分享了2020年的諾貝爾物理獎。最靠近銀心的恒星的軌道半徑大約是銀心黑洞視界半徑的1000多倍，也就是說，通過監測圍繞銀河心中心恒星的運動，我們知道有一個比太陽質量大四百萬倍的致密天體存在于恒星的軌道半徑之內，還無法排除它不是黑洞的可能性。現在，通過拍攝銀心黑洞照片，我們可以確認，這個致密天體都集中黑洞視界之內！根據廣義相對論，它只可能是黑洞，也就是我們一錘定音，直接證明銀心存在一個超大質量黑洞。

銀心黑洞離地球距離大概有2萬7千光年，特別是由于銀心黑洞周圍的氣體可能已經被它吞噬得差不多了，因此黑洞吞噬周圍的氣體很少，導致它發出的從射電到伽瑪輻射不是很強，對地球的影響微乎其微。另外，這次觀測與廣義相對論完全相符，沒有改變廣義相對論時空觀。

問題三

背景：科學家能拍攝到黑洞的“陰影”，卻不能直接拍攝到黑洞本身。與生活中使用照相機拍照不同，拍攝黑洞圖像需要用到去卷積化等先進的處理技術。對黑洞事件視界尺度直接成像是 EHT 合作組的主要目標。而在此之前，科學家需要通過理論預言把圖像給模擬出來。

銀河系中心黑洞的首張照片是這樣做成的-EHT合作組。

問：早在2009年，您就對銀河系中心黑洞照片做出預言，能否介紹下這個過程？預言的照片與這次通過射電望遠鏡得到的黑洞照片是吻合的嗎？

答：2005年，上海天文臺的沈志強研究員發表了銀心黑洞在3.5毫米的觀測結果。那次觀測因為觀測波長比較長，而且參加聯網觀測的望遠鏡不多，沒有對黑洞成像，但結果已表明銀心黑洞的質量都集中在10幾倍黑洞視界大之內。2009年，我與沈志強、曹新伍研究員以及黃磊博士在理論上對銀心黑洞照片進行建模，在此基礎上，對沈志強研究員等在3.5毫米波段的觀測結果進行了分析，得到銀心黑洞轉動比較快，或者它相當于地球的傾角比較大。我們還進一步預測了銀河系中心黑洞在1.3毫米的照片，也就是這次觀測的圖像。我們的理論結果基本上和這次的觀測結果是一致的。

問題四

背景： EHT 合作組的成員來自于世界各地，13 個核心參與機構，科研工作者分別來自于 120 個不同單位，分布于東亞，南非，歐洲和南北美洲各地的 21 個國家和地區。其中中國大陸境內學者 16 人。此外，EHT 也是一個由多個望遠鏡組成的觀測網，在未來的計劃里，有更多的望遠鏡來擴展 EHT 觀測陣。

問：中國科學家在這一項目上還在從事哪些研究？未來是否有中國的望遠鏡加入觀測？

答：短期，中國天文學家繼續加入黑洞視界望遠鏡國際合作。目前上海天文臺沈志強臺長正在推動建設中國自己的亞毫米射電望遠鏡，將來通過加入VLBI 觀測網（VLBI是“甚長基線干涉測量技術（very long baseline interferometry）”的縮寫，這一技術能將位于不同地點的多個射電望遠鏡聯合起來，達到一架超大望遠鏡的觀測效果），以期參與到對銀心黑洞Sgr A*的24小時不間斷的接力觀測中。

2020年成圖工作組其中一次討論會集體照。成圖工作組經常要討論。（第一排，第二位為袁業飛教授）

問題五

背景：作為一個科學合作組，EHT 的科研目標不僅在于證明黑洞的存在，更要了解更多黑洞相關的物理性質，以及氣體被吞噬的過程。EHT連續在 2018，2021 和 2022 年觀測了人馬座A*、M87*和其他星系的黑洞，并且在接下來的幾年里也會進行新的觀測。

問：這是否意味著，銀河黑洞之后還會更多的其他黑洞照片或視頻可以期待？您還將如何深度參與這一過程？

答：我們期待在不久的將來能拍攝到銀心黑洞，甚至M87中心黑洞的電影。這次的數據分析已經表明，銀心黑洞的照片其實是變化的，但是目前我們還不能完全將黑洞“電影”解析出來。黑洞視界望遠鏡目前還只能對銀心黑洞和M87中心黑洞照片拍照，雖然不能對其他的超大質量黑洞拍照，但我們可以對這些黑洞內區的噴流等更大的結構進行成像觀測。

我將繼續發揮自己在黑洞天體物理方面研究特長，通過對黑洞周圍的氣體動力學和輻射理論研究，并結合事件視界望遠鏡的觀測結果，對黑洞基本參數進行測量以及對黑洞周圍的氣體運動情況進行限制。

新安晚報 安徽網 大皖新聞首席記者 陳牧（圖片由中科院上海天文臺提供）

編輯 張大為