超弦 2019-04-12 优质科学领域创作者
4月10日，地球人第一次看到了一个黑洞的真实图像，把我们所有的想象变成了具体的现实。
这张黑洞照首秀来自室女座的M87星系黑洞，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。这张图像描绘了一个橙色调的不对称环，环绕着一个黑洞的阴影，该黑洞吞噬了5500万光年M87星系中心的物质。
但这幅难以捉摸的图像引发了九大问题，而科学家给了我们答案，赶紧来看看！
我们在图中看到了什么？
其实黑洞本身发出的辐射太少而无法被探测到，但正如爱因斯坦所预测的，黑洞的轮廓和它的视界，即光线无法逃逸的边界是可以被看到。
事实证明，这是真的。中间的暗圈是黑洞的“影子”，它由位于黑洞周围视界的发光气体所构成。这是因为黑洞的极端引力使气体过热，导致它发出这些光芒。但是视界内的气体并不是真正的橙色，而是参与该项目的天文学家选择将无线电波信号涂成橙色来描述辐射的亮度。黄色代表最强烈的排放，而红色代表较低的排放强度，黑色代表很少或没有排放。
为什么我们以前没有见过黑洞的图像?
我们知道黑洞通常是在一颗大恒星死亡并坍缩时形成的，即使是超大质量的黑洞，其实也不是很大。例如在我们银河系中心的黑洞，被认为是质量是太阳的400万倍左右，但是如果形容它的大小的话，就像在地球上观察月球上的DVD一样。而黑洞是密度极高的物体，任何东西，甚至光，都无法逃逸。当它们吃附近的东西时，它们的体型就会变大。而超大质量黑洞，其质量是太阳的数百万倍或数十亿倍，被认为位于几乎所有星系的中心，包括我们自己的星系--银河系。黑洞通常被能掩盖黑洞周围光线的物质所覆盖，因而我们以前没有见过黑洞的图像。
在这张照片之前，我们是如何知道黑洞存在的?
爱因斯坦的相对论首次预言，当一颗大质量恒星死亡时，它会留下一个致密的核心。根据美国宇航局的说法，如果这个核心的质量是太阳的三倍以上，他的方程式显示，重力产生了一个致密引力点，即黑洞。
但是直到4月10日前，科学家们还不能拍摄或直接观察黑洞。相反，他们依赖于间接证据，比如星体行为或来自附近其他物体的信号。例如，黑洞会吞噬离它太近的恒星。这个过程加热了恒星，使它们发射出望远镜可以探测到的x射线信号。有时黑洞也会喷出巨大的带电粒子爆发，这也是我们的仪器可以探测到的。
科学家有时也研究物体的运动，如果它们看起来被奇怪地拉着做奇怪的运动，那么很有可能有一个黑洞在周围。
为什么图像模糊？
以目前的技术，这是可以达到的最高分辨率。视界望远镜的分辨率大约是20微弧秒。根据纽约业余天文学家协会(Journal of the Amateur Association of New York)的数据，如果你从地球上观察月球上的一个句子，而这个分辨率可以看到相当于在月球上留下的传单上的那个句号。
活动视界望远镜副主席杰弗里·克鲁说，如果你拍一张包含数百万像素的普通照片，把它放大几千倍，再把它弄平，你会看到与黑洞图像差不多的分辨率，而这个分辨率是目前的极限。
科学家是如何捕捉到这张照片的?
全球超过200名天文学家使用8架地面射电望远镜进行了测量，这些射电望远镜统称为事件视界望远镜(EHT)。根据美国国家科学基金会(National Science Foundation)的一份声明，这些望远镜通常位于夏威夷和墨西哥的火山、亚利桑那州的山脉、西班牙的内华达山脉、阿塔卡马沙漠和南极洲等高海拔地区。
2017年4月，天文学家们同步了所有的望远镜，同时测量从黑洞视界发出的无线电波。该声明称，同步这些望远镜就像制作一个地球大小的望远镜，分辨率高达20微弧秒，足以让一个纽约人从巴黎的一家咖啡馆里读到手中的报纸。(相比之下，他们拍摄的黑洞直径约为42微弧秒)。
然后他们把所有这些原始的测量数据，分析并组合成你所看到的图像。
为什么科学家们是利用测量无线电波而不是可见光来捕捉图像?
科学家解释因为通过无线电波可以获得比可见光更好的分辨率。到未知目前，无线电波提供了目前所有技术中最高的角度分辨率。角分辨率指的是望远镜能够很好地分辨两个分离的物体。
这是真的照片吗?
很显然，不，这不是传统意义上的照片。因为用无线电波拍摄照片是很困难的。该任务的科学家测量了黑洞视界发出的无线电波，然后用计算机处理这些信息，得到了我们所看到的图像。
这张照片是否再次证明了爱因斯坦的相对论?
这模糊的第一眼就足以证实，爱因斯坦的相对论即使在这个巨大的深渊的边界上也行得通，在这个极端的地方，一些人认为他的方程式会崩溃。是的。爱因斯坦的相对论预言黑洞是存在的，它们有视界。该方程还预测，视界应该是圆的，大小应该与黑洞的质量直接相关。
为什么他们没有捕捉到我们星系黑洞的图像，而是选择了一个遥远的星系呢？
M87是研究人员测量到的第一个黑洞，所以他们首先对其进行了分析。但他补充说，与位于银河系中心的射手座相比，它也更容易成像。这是因为它离我们太远了，在一个晚上的测量过程中，它不会“移动”太多。而银河系离我们更近，所以它在天空中并不是固定的。无论如何，银河系的黑洞照迟早也会出现！
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