“银河系中心黑洞的首张照片”正在刷屏。

北京时间12日晚9时许，包括中国在内的全球多地天文学家同步公布了这个超大质量黑洞—人马座A*（Sgr A*）的照片。相关研究成果以特刊形式发表在《天体物理学杂志通讯》上。

这是人类“看见”的第二个黑洞，为了完成这张特写，科学家们调动了全球从两极到赤道，包括8处独立的大型天文望远镜阵列进行图片数据拍摄。

距人类首张黑洞照片出炉3年后，第二张黑洞照片方才面世，为什么黑洞照片的拍摄难度这么大？

银河系中心超大质量黑洞Sgr A*的最终照片由2017年EHT观测数据中提取的诸多照片组合制作成。图源：EHT合作组织

黑洞照片不能光靠“拍”

黑洞本身并不发光，所以人们一般而言是无法看到黑洞的，因为它吞噬了所有的光(电磁波)，那到底要拍到什么才能证明黑洞存在呢？

虽然黑洞本身不发光，但如果在黑洞周围打上光(“光”指：周围气体发出的辐射)，就可以看到黑洞的阴影。阴影的大小直接正比于黑洞的质量，但这个寻找过程却不能只靠拍摄。

大约3年前，也就是2019年4月，事件视界望远镜(Event Horizon Telescope，EHT)合作组织发布了人类首张黑洞照片——距离地球5500万光年的M87中央黑洞(M87*)的照片。

此次银河系中心的超大质量黑洞的照片，则是人类拥有的第二张黑洞照片。为了拍这张照片，研究团队创建了一个犹如地球般大小的虚拟望远镜，该望远镜由分布在全球六地的8个射电望远镜组成。

一般来说，望远镜并不能观察到黑洞的全部结构。所以，科学家需要通过相关算法，填补缺失的部分，才能构建出完整的黑洞图像。

为何第二张黑洞照比第一张更模糊？

细心的读者可能会发现，两张黑洞照片看似相同，实则有差。比如，“高光”区域不同，这是因为不同的亮度代表辐射强度的高低。另外，尽管耗时更久，但第二黑洞照比第一张更模糊。

两张黑洞照片的对比：左为2019年4月面世的人类首张黑洞照片；右为2022年5月出炉的第二张黑洞照片。图源：EHT合作组织

其实，银河系中心的黑洞距离地球近些，之所以会出现这种情况，是因为在地球和银河系中心之间存在大量的气体和尘埃，这部分气体和尘埃对来自银河系中心的电磁波辐射，会产生散射效应，可能会对银河系中心图像产生“模糊和放大”的效果，所以我们需要到更短的毫米波里去成像。

对于银河系中心的黑洞成像，还有一个更大的挑战是，银河系中心黑洞的快速“时变”。这就好比，如果拍静物，摄影师能轻松捕捉，但如果拍快速运动的物体，就很考验摄影师的技术。

来自斯图尔德天文台、亚利桑那大学天文系和数据科学所的EHT科学家Chi-kwan Chan解释：“气体绕转M87*一周需要几天到数周时间；但对于相对小很多的Sgr A*来说，气体几分钟内即可绕转它一周。这意味着在EHT观测后者时，该超大质量黑洞周围绕转气体的亮度和图案在时刻快速变化着。有点像要给一只正在追逐自己尾巴的小狗拍张清晰照片。”

可以给黑洞拍彩色照片吗？

目前的两张黑洞照片都是一个色系的，且是单色的。那么黑洞有办法“超越”熊猫，拍出彩色照片来吗？

对此，南京大学教授李志远表示，给黑洞拍彩色照片，虽然在原则上可行，但技术上目前还有限制。因为不同波段的分辨率可能差别会很大，现在的毫米波、亚毫米波已被证明是最能提供高分辨率细节的波段，如果要将“拍摄”推广到其他波段，不是现有的仪器所能做到的。

虽然彩照短期内无望，但双色或许可能。李志远介绍，(EHT)也在计划推动更多波段的“拍摄”，比如推进更高频率波段的观测。

这张照片的拍摄对研究有什么意义？

在此次黑洞照片发布前，可能很多人在听到银河系中心黑洞照片时，期待的是看到《星际穿越》电影当中的黑洞相似的样子，然而结果却并非如此。

电影《星际穿越》中的黑洞。

这是因为，我们看到的是黑洞很近的部分，如果相对比较远的话，那么就会看到类似于《星际穿越》电影当中的景象。

无论如何，相比较之前的M87*，这张照片更显得亲近，因为这是我们自己星系黑洞的照片，而且它的拍摄难度更大。