4月10日21点，视界望远镜（Event Horizon Telescope；简称EHT）项目和中国科学院在全球六大城市举行新闻发布会，公布人类获得的首张黑洞照片（如上图）。包括华中科技大学吴庆文教授在内的10余名中国科学家参与了此次“解密行动”。

黑洞是人们熟悉而又陌生的物体，它存在于大量文学作品和影视剧中，科学家们几十年来一直努力搜寻它的踪影。1964年美国科学家发现的“天鹅座X-1”被称为第一个黑洞候选体，2016年引力波的发现是恒星级黑洞存在的有力证据，但人们一直没有直接观测到它的图像。

首张黑洞照片摄自梅西耶87（M87）星系中心，这个黑洞重约60亿个太阳质量，距离地球5600万光年，由全世界横跨几大洲8台毫米波望远镜（或阵列）组成ETH进行联网观测而得。

吴庆文教授介绍，2000年，荷兰天文学家范科计算了银河系中心超大质量黑洞图像，预言几年后的射电望远镜干涉阵可能直接观测到这个大黑洞。过去十几年间，全世界横跨几大洲的8台毫米波望远镜（或阵列）逐渐建成并投入观测，这些单台望远镜分辨率并不高，但联网后可组成一个超级虚拟望远镜，对同一个天体进行联合观测，分辨率达到惊人的20个微角秒。也就是说，它几乎可以分辨38万公里外月球上的一个乒乓球大小。

2017年4月5日到11日之间，位于南极、智利、墨西哥、美国夏威夷、美国亚利桑那州、西班牙的8台毫米波望远镜（或阵列）组成的“超级望远镜”同时对M87星系中心黑洞进行了4次非常成功的联合观测。

中国科学家团队由中科院上海天文台、云南天文台、中科院高能所、北京大学、华中科技大学、南京大学等单位的10余名成员组成，他们参与运行的JCMT是视界望远镜阵列之一，同时还参与了部分数据和理论分析工作。

观测结束后，经过近两年的数据处理，首张黑洞照片才真正呈现。为何历时这么久？吴庆文教授解释，由于甚长基线干涉阵数据处理较为复杂，而且涉及站点很多，每晚的数据量达2PB（1PB=1000TB=1000000GB），这和欧洲大型对撞机一年产生的数据差不多。为了保证准确性，观测数据用三种完全独立的流程以及多个独立小组进行处理，处理过程非常复杂，且要不同独立小组结果几乎相同才会向外发布，因此非常耗时。他感叹，“拍照不易，洗照片更难。”

首张黑洞照片

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空间引力波计划或成为更强大的黑洞捕手

吴庆文教授介绍，黑洞就是一台超级发动机，不仅吞噬物质，还向宇宙空间以接近光速抛射物质。此次黑洞项目研究主要分为观测、数据处理、理论分析等工作，全球有200多人参与，他本人和研究生冯建超博士主要进行理论分析。通过几年的系列研究，他们对黑洞吞噬物质过程、黑洞自旋等重要信息做了较好限定，提出这次视界望远镜观测的黑洞图像应该是来自黑洞吞噬的物质，而非相对论性喷流。此外，还发现这个巨型黑洞很有可能是高速自转的。“这次拍摄的黑洞照片，较好支持了我们的研究结果。”此次超级望远镜4次抓拍黑洞，未来，空间引力波计划或成为更强大的黑洞捕手。

吴庆文教授分析，目前发现最高红移的类星体为7.54，其黑洞质量约为109个太阳质量，即大约在宇宙形成后7亿年(宇宙年龄的5%)时间内，就已形成如此巨大的黑洞。年幼的宇宙如何养育出这样一个大胖墩？星系形成与演化理论认为，巨大的黑洞可能是靠黑洞合并长大（即‘黑’吃‘黑’），若如此，宇宙早期应该存在大量中等质量黑洞合并过程，这些黑洞合并产生的引力波，正好在目前计划中的空间引力波计划探测波段内，如中国的天琴计划和欧洲的LISA计划等。

据了解，天琴计划在2030-2035年，在10万公里高度的地球轨道上，部署三颗绕地球运转的卫星，组成臂长17万公里的等边三角形，形成空间引力波探测器，可以探测到到宇宙诞生初期第一代恒星或气体云塌缩形成的双大黑洞合并产生的引力波，这将有助于人类理解宇宙早期种子黑洞 、黑洞的增长历史以及星系演化等重大物理学问题。

此外， 一个大黑洞俘获星系中心的一个致密天体（如恒星级黑洞、中子星、白矮星等）产生的引力波，也在天琴等空间引力波探测范围内。

因此，天琴等空间引力波计划将成为下一个20年探测宇宙黑洞的利器，特别是可能会搜寻到大量的中等质量黑洞，可能对绿化黑洞沙漠起到关键作用。同时还会在检验修改引力理论、利用黑洞研究宇宙学等方面发挥极其重要的作用。

责任编辑:宋雨航

（作者：记者方琳)