来自：华夏科学普及博览

　　银河系首张中心黑洞照片展示，五个难题带你揭开庐山真面目。

　　就在刚刚，人类首张银河系中心黑洞照片，新鲜出炉。

　　银河系中心黑洞的首张照片！（EHT合作组织提供）

　　5月12日21：07，在包括上海在内的全世界各地同一时间举办的新闻发表会上，天文学家向大家展现了位于咱们银河系中心的超大品质黑洞的首张照片！

　　这张照片由事故视界望远镜（EHT）合作组织这种世界探讨团队，经过分布在全世界的射电望远镜组网“拍摄”而成。

　　见到这张银河系中心黑洞照片，咱们都感受十分亢奋，由于距离2019年4月10号人类首张黑洞照片发表，曾经往日了3年。而今，这张宝贵的照片又为咱们提议了更多的难题，等候咱们去探寻和发觉。

　　难题一：银心黑洞距离地球更近，第一张黑洞的照片为何非是银心黑洞？

　　自从2019年见到人类首张黑洞照片（M87中心黑洞照片），大家关于本人的银河系中心黑洞的照片念念不忘，一直铭记心中。

　　在2017年拍摄以后，先是2年以后的2019年，获得了距离咱们5500万光年的M87的黑洞照片，这是咱们独一一次明白见到黑洞的样子。比较较银河系黑洞而言，M87黑洞有极大的优势，它的转动轴唯有17度，差不多是沿着它的转轴方向去看，是以差不多无甚么遮挡，是以咱们就相对照较简单地见到了M87黑洞的照片。

　　M87中心黑洞照片（EHT合作组织提供）

　　银河系的超大品质黑洞位于银河系中心，是咱们本人星系的超大品质黑洞。确信有人会感觉，既然就在俺们身边，拍起来莫非非是更简单吗？

　　实质上，正如那句诗说的，“不识庐山真面目，只缘身在此山中” 。尽管这种黑洞位于银河系的中心，咱们本人却处于银河系里面，拍起来更很难。

　　咱们借助于光学之外的射电和红外波段，以及其它的星系，渐渐地认识了咱们的星系。尽管咱们银河系自身的黑洞（被称为Sgr。 A*）离得近，可是由于遮挡的缘故，数据料理起来是更难题的，也愈加费时，是以，“照相”须要更多的时间。

　　只是，等候也让这张照片的发表愈加激动人心，由于这是咱们本人银河系中心的黑洞照片！这也是EHT合作组织继2019年发表人类第一张黑洞照片，捕获了位于更遥远星系M87中央黑洞（M87*）以后的又一重要突破。

　　难题二：这张银心黑洞照片怎样拍的？跟M87星系中心黑洞照片的拍摄比较，有哪些新伎俩？

　　众所周知， M87差不多是处于转轴的方向，而咱们是处于银盘之上，是以与M87比较较来讲，银心黑洞在成像时会遭到好多的遮挡。例如，在光学波段去观看银河系时，咱们会见到相当大的尘埃等气体的遮挡，这种时刻就必需应用波长更长的红外或射电波段。日前老练的是mm波和亚mm波波段，也便是视界面望远镜，值得一提的是，它应用全世界不同的亚mm和mm波望远镜构成了一种阵列，口径可行达到上万千米。

　　这张照片与2019年所拍摄的M87的照片十分相似，皆是应用全世界8个不同的mm波望远镜，或许简单称呼为event horizon telescope来拍摄的。

　　这种巨大的望远镜组合区别为：位于智利的ALMA（Ata厘米a Large Milimiieter/Submeter Array，阿卡塔玛大型mm亚mm阵列）， 位于南极的SPT（South Pole Telescope），美国夏威夷的SMA（Submilleter Array），墨西哥的LMT（Large Millimeter Array，大型mm波望远镜），位于美国夏威夷的JCMT（James Clerk Maxwell Telescope，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜），位于西班牙的IRAM（IRAM 30-m telescope），位于智利的APEX（Atacama Pathfinder EXperiment，阿塔卡马探路者实验望远镜），和美国亚利桑那州的SMT（Submillimeter Telescope）。

　　值得一提的是，美国夏威夷的JCMT望远镜，是华夏参加运转的一种望远镜，不少华夏科学家应当是在这边发展的观测。很遗憾的是，日前红外貌测能够达到的第一大直径是上百米，例如欧洲南方天文台的VLT/gravity，观测直径可行达到130米，可是距离千米的口径量级仍是相差相当大，期望咱们在未来可行应用红外波段能够见到黑洞的照片。

　　相片为银河系各个波段的照片，自上而下能量渐渐增添，从mm波到伽马射线

　　咱们晓得，银河系的黑洞大约唯有400万倍太阳品质（依据2020年诺奖结果），而M87的黑洞达到了65亿倍太阳品质，前者比后者小了1650倍。

　　从尺寸上而言，银河系中心的黑洞显著稍微小少许，可是银河系中心的黑洞的拍摄难度很大少许，这是由于，银河系中心的黑洞的品质要比M87小好多，距离要近好多，是以四周物质浮动的可能性要大好多。比较观测M87的黑洞的概况而言，本来好几天时间里的浮动，此刻变成了在几分钟左右内就会产生，是以观测难度很大。例如说，为了这张照片，科学家们专门开发了新的的繁杂用具来考量Sgr A*的气体。

　　难题三：跟M87星系中心黑洞照片比较，有哪些不同，有哪些新的消息？

　　由于单独观测难度相当大，是以这次见到的银河系中心黑洞（Sgr A*）的照片是探讨团队消费了很多时间提取出不同照片，再发展平均后的成果。

　　这也是终归首次将隐藏在咱们银河系中心的黑洞照片表现出去。

　　咱们可行记忆一下上次照片的时间：2017年最初拍摄，2019年咱们就获得了M87中心黑洞的照片。

　　然则，一直到5年以后，科学家们用超等计算机合成和剖析数据，对黑洞模拟数据库与观测结果发展严刻比对，才让咱们首次见到银河系中心黑洞的照片。感谢科学家们的智慧和辛勤事业，带咱们见到了前所未有的画面！

　　难题四：银心黑洞只不足银河系的0.0005%，为何能够束缚住数千亿颗恒星呢？

　　假如从银河系的构造来看，银河系的构造可行分为银核（包括黑洞在内）、银盘和银晕三个部分；从品质来看，银河系中心的大黑洞品质也不到银河系品质的0.0005%；而从银河系焦点的方位而言，银河系黑洞仅仅是银河系核球的一部分。

　　那末，究竟是甚么样的力量将银河系的千亿颗恒星固定在一种局限的范畴之内呢？全部可视的物质是怎样集中的呢？

　　本来，这种难题在上个世纪初的时刻就有人提议了。

　　天体物理学家兹威基（Fritz Zwicky）测量了后发座星系团的恒星，结果发觉了暗物质的存留。由于兹威基的性格很不受大伙喜爱，是以虽然这种概念是对的，可是无受大伙重视。

　　一直到了1970年，年青的鲁宾（Verin Rubin）和她的导师福特（Kent Ford）先后对仙女星系中星体旋转速度做了探讨。应用高精度的光谱测量技艺，它们可行探测到远离星系核地域的外围星体绕星系旋转速度和距离的关连。依据牛顿定律，假如星系的品质最重要的聚集在星系核区的可视星体上，星系外围的星体的速度将随着距离而减小。但观测结果表达，在差不多大的范畴内，星系外围的星体的速度是恒定的。这意指着，星系中可能有大批的不可视物质其实不仅仅分布在星系焦点区，且其品质远大于发光星体的品质总和。

　　此刻咱们曾经晓得，不可视物质（暗物质）的品质大约比可视品质要重10倍左右，况且差不多绝许多数的星系皆是如许。

　　这也便是前面那个难题的谜底了，虽然咱们银心的黑洞不过如许小的品质，可是在暗物质的帮助以下，却可行束缚住千亿颗恒星！

　　难题五：这张照片的拍摄对探讨有甚么意义？

　　在发表会举办前，可能好多人在听到银河系中心黑洞照片时，期待的是见到《星际穿越》电影中间的黑洞类似的样子，然则结果却却非如许。

　　《星际穿越》中黑洞的造型（相片来自于《星际穿越》）

　　这是由于，咱们见到的是黑洞很近的部分，假如相对照较远的话，那末就会见到相似于《星际穿越》电影中间的现象。

　　不论如何，比较较此前的M87，这张照片更显得亲近，由于这是咱们本人星系黑洞的照片，况且它的拍摄难度很大。

　　让咱们再次感谢全部的科学事业者，感谢咱们华夏参加这项探讨的科学家们，让咱们一睹银河系中心黑洞的样子，天文探寻，永不止步！

　　出品：科学普及华夏

　　作者：苟利军 华夏科学院国度天文台

　　监制：华夏科学普及博览

责任编辑：刘光博