北京時間2022年5月12日21時07分，全國各地的天文學家和天文研究中心，幾乎同時公布銀河系中心黑洞人馬座A*（Sgr A*）的照片，這是關于人馬座A*（Sgr A*）的首張照片。

但讓人們不解的是，人們對天文的研究已經長達千年，為何關于黑洞的照片卻寥寥無幾，是真的難以捕捉，還是科學技術無法達到拍攝的需求呢？讓我們一起來看看。

在人類天文事業的發展中，關于黑洞的真相一直是科學家難以捕捉的秘密，而不久前拍攝的人馬座黑洞的照片，也僅僅是關于黑洞的第二張照片而已，但拍攝這張照片所動用的力量卻是驚人的，該照片由分布在地球上的8個射電望遠鏡組成的，一個等效于地球般大小的虛擬望遠鏡（即，EHT）所捕獲。既然第二張照片如此費時費力，那第一張黑洞照片又是如何拍攝的呢？

第一張黑洞照片

第一張黑洞照片是由事件視界望遠鏡拍攝的距離地球5500萬光年的M87*黑洞的照片。從2017年4月起，天文學家動用了遍布全球的8個毫米/亞毫米波射電望遠鏡，組成了一個所謂的“事件視界望遠鏡”。

這8臺望遠鏡連續多天進行了觀測，隨后又經過了長達兩年的數據分析，終于在2019年4月10日召開了全球新聞發布會，正式公布了第一張黑洞照片。

第一張黑洞照片一經發布就引發了廣大天文愛好者甚至普通人的關注，因為這張照片的拍攝是具有劃時代意義的。它不僅有助于科學家進一步驗證愛因斯坦廣義相對論等基礎理論，還意味著更多的謎團有待解開，對于研究宇宙的真相提供了前所未有的幫助。

人們進一步增加了望遠鏡的數量，并不斷更新望遠鏡的觀測能力，終于在第一張黑洞照片公布后的第三年，第二張黑洞照片也成功問世。

我國華中科技大學物理學院天文系的吳慶文教授正是EHT中國團隊成員，在第一張黑洞照片和這次發布的工作中，吳慶文教授和他的團隊主要從事相關理論分析工作，這是我國大學人才為人類天文學事業所出的一份力。

黑洞又被稱為時空曲率大到光都無法逃脫的天體，是吞噬萬物的“巨獸”，宇宙中的任何物質都逃不出黑洞的“法眼”，好在黑洞周圍能夠散發光芒，這些光芒在被黑洞吞噬之前，成為了留給人們觀測最后的波紋。人類也正是利用了這些光芒，才把未知的宇宙奧秘帶回到大眾的視野。

在這張圖片中我們可以看到，一圈光亮圍繞著中間一片黑色的區域，好像天空中的一個“甜甜圈”，與第一張黑洞照片不同，這個黑洞據科學家觀測可能離地球2.7萬光年。

而第一張關于黑洞的m87黑洞照片大約距離地球5500萬光年，但科學家卻說，這張照片的拍攝難度是第一張黑洞照片拍攝難度的幾倍甚至幾十倍。

為什么黑洞照片難以拍攝

首先是因為黑洞的自身屬性，黑洞無法直接觀測，黑洞之所以稱為“黑洞”是因為它本身十分漆黑，且并不發光，當相機或望遠鏡拍攝觀察一片黑暗時，可想而知會有多么困難。除此之外，拍攝黑洞照片是有“玄學”的，黑洞無時無刻不在吞噬著周圍的物體，人們付出巨大努力也不見得能真正拍到照片。

其次是數據收集難，為了拍下這張照片，研究人員利用EHT在多個夜晚對準人馬座 A*黑洞，進行連續數小時的數據收集。只有數據還不行，科研人員需要通過浩如煙海的數據分析計算出黑洞的具體位置，來自全球80個研究機構的300多名研究人員進行了長達5年的工作，工作量之大難以想象。

不為人知的是，黑洞照片的拍攝并不是單獨的一張照片，而是研究人員通過數據分析合成的多張照片的平均值。

還有一個很重要的原因是望遠鏡的觀測水平有待進一步提高。EHT是由8個遍布全球的射電望遠鏡組成的事件視界望遠鏡，它們共同構成了一個地球大小的虛擬望遠鏡，提供了強大的觀測能力。這不僅耗時耗力，而且還需要大量相關工作的頂尖人員。

地球和銀河系之間存在著大量的宇宙塵埃，這部分氣體和塵埃對來自銀河系中心的電磁波輻射，會產生散射效應，可能會對銀河系中心圖像產生“模糊和放大”的效果，所以科學家需要到更短的毫米波里去成像。這無疑又加大了黑洞的拍攝難度。

兩張圖片的對比

令人們感到不解的是，科技不斷進步，我們的宇宙也越來越了解，可是為什么第二張黑洞照片卻沒有第一張拍得清晰呢？而且這次黑洞的距離要遠小于第一次，難道距離越遠拍得越清楚？

望遠鏡之所以能夠拍下黑洞是因為周圍散發的光芒，光芒移動的速度接近光速，M87黑洞的直徑要更大，光芒圍繞黑洞所進行的時間要比人馬座A*黑洞時間長，光芒繞過M87黑洞可能需要幾天或者幾周，而繞過人馬座A*黑洞只需要幾分鐘，所以人馬座A*黑洞周圍的光芒會時刻變化，望遠鏡很難捕捉到光芒的顯現。而拍攝M87黑洞可以進行長時間的拍攝，所以合成后的畫面也更清晰一些。

為什么要給黑洞拍照

別看只是小小的一張照片，背后是幾代天文人的努力，照片背后所付出的艱辛也是難以想象的。這兩張照片的問世，帶給人類的意義到底是什么？為什么要不惜余力地給黑洞拍照片？

黑洞照片最主要的目的就是在強引力場下驗證廣義相對論,看看觀測結果是否與理論預言一致。廣義相對論（General Relativity）是描述物質間引力相互作用的理論。其基礎由愛因斯坦于1915年完成，1916年正式發表。這一理論首次把引力場等效成時空的彎曲。黑洞照片成功拍攝證明了愛因斯坦廣義相對論的基礎，為物理學的發展起到了重要意義。

黑洞照片讓科學家們可以通過黑洞陰影的尺寸限制中心黑洞的質量了，測量黑洞中心區域和周圍的光，計算出黑洞的具體質量。第一張M87黑洞的照片對測量黑洞質量提供了巨大幫助。

黑洞照片的另一大意義是有助于理解黑洞噴流的產生和方向。通過對黑洞照片的觀察，我們能夠理解黑洞是如何“吞噬”東西的。一些向黑洞下落的物質會在被吞噬之前，由于磁場的作用，沿著黑洞的轉動方向被噴出去。現在有了黑洞的照片，科學家可以知道在靠近噴流產生的源頭處發生了什么。這無疑讓科學家對黑洞的研究更進一步。

霍金對黑洞的研究

霍金對黑洞的研究主要是提出了黑洞輻射理論，霍金認為由于量子效應黑洞可能會往外散發熱輻射，這樣就會導致黑洞蒸發現象，由此黑洞的質量會逐漸減少。根據量子力學和質量守恒定律，空間趨向于真空時會產生虛粒子對，這種粒子也會在碰撞之后消失，當虛粒子對運動到黑洞邊緣，很可能被黑洞強大引力吸進黑洞內部，而不被觀測到，當虛粒子對進入黑洞它是帶有負質量的，所以黑洞的質量會逐漸變小。但這推測還有待后人的證實或是質疑 。

在本世紀最偉大的科幻電影《星際穿越》中，諾蘭導演向影迷們展示了他所認為的黑洞，電影中的主人公駕駛宇宙飛船發現了一個名為“卡岡圖雅”的黑洞，與人們拍攝的真實黑洞照片不同，電影中的黑洞看起來更魔幻，更神秘，但兩者的本質特征一致，都是光芒圍繞著一個深不見底的黑色區域。

我們驚嘆于科幻作品的驚艷之余，不要被虛擬世界所迷惑，始終保持理性的思考和奮斗才能真正破解黑洞的奧秘。現如今天文望遠鏡不斷發展，人們對宇宙也并不是一竅不通了，相信在未來我們也能像電影中那樣穿梭于黑洞之間。