天文学家发布最新黑洞图像（飞抵至少要3.3亿年）

北京时间5月12日晚，首次拍摄到的银河系中心超大质量黑洞照片正式公开。这是继3年前的M87黑洞后，人类再次拍摄到黑洞照片。与此前一样，该照片同样由事件视界望远镜合作组织（EHT），通过分布在全球的射电望远镜组网“拍摄”而成。

银河系中心黑洞的首张照片。图片来源：新华社；供图：EHT

关于这个位于银河系中心的黑洞（银心黑洞），目前我们知道什么？南都大数据研究院告诉你。

它有多远？离地球2.6万光年，至少要飞3.3亿年才能抵达

在公布了首张照片的同时，EHT的天文学家们还介绍了这个位于银河系中心的黑洞距离地球26000光年，这是一个什么概念？

南都大数据研究院为你计算了一下。按照天文学的公式，1天文单位是指地球到太阳的平均距离，约等于1.496亿公里。1光年约等于63241天文单位，换算得出约为94608.54亿公里。地球到太阳系边缘的冥王星的最远距离约为73.1亿公里，也就是说，银心黑洞距离我们约等于地球到冥王星最远距离的3270万倍。目前人类速度最快的飞行器抵达冥王星也需要经过多次转变轨道，耗时接近11年，以此来计算，从地球出发，飞抵这个黑洞附近，最少需要3.3亿年。

当然，和2019年EHT公布照片的M87黑洞相比，银心黑洞距离地球相对较近。M87超大质量黑洞位于M87星系，距离太阳系约5500万光年。而本次所发现的黑洞则位于银河系中心的人马座A*（Sgr A*），离地球距离仅为M87黑洞的1/2115。

它有多重？约等于1.32亿个地球，比M87黑洞轻

据天文学家们透露，银心黑洞的质量大约是太阳的400万倍。太阳的总质量为2×10^30千克，约为地球的33万倍，以此推算，这个黑洞的质量约等于1.32亿个地球。

虽然同属于超大质量黑洞，但和M87黑洞相比，银心黑洞属于“轻盈的一个”。M87黑洞的质量大约是地球的65亿倍，其体积为太阳的680万倍，足以吞噬整个太阳系。研究学者认为过去某段时间里，几百个小黑洞融合一体形成了这个巨大黑洞。相较而言，银河系中心黑洞只有M87黑洞的千分之一大小，质量也不到其1/50。

与整个银河系相比，银心黑洞的质量更是“微不足道”。根据现有的研究，整个银河系当中，恒星的数量达到了1500亿-4000亿颗。恒星的质量往往占其星系总质量的99%左右，以太阳的标准去计算，银心黑洞的质量只有银河系总质量的0.00045%。但正是这个看似“渺小”的黑洞，却与其他黑洞一起束缚住了银河系的数千亿颗恒星和其他星体，避免分崩离析。

为它拍照有多难？全年只有不到10天可拍摄，黑洞周边观测环境较苛刻

据EHT介绍，他们在2017年4月几乎同时观测了M87黑洞和银心黑洞，并进行拍照。那为什么两张照片的公布时间相差了三年？据透露，主要存在以下难点：

第一，超短的拍摄期和海量的数据。拍摄人马座A*的工作在2017年4月正式开始。这项拍摄任务需要为所有参与的观测站凑出联合观测的时间，全年不到10天。另一方面，为了增加探测灵敏度，EHT所记录的数据量非常庞大。研究团队花了五年时间，用超级计算机合成和分析数据，编纂了前所未有的黑洞模拟数据库与观测结果进行严格比对，最终通过将数千张使用不同成像方法得到的图像平均起来，才生成了一幅Sgr A*的代表性图像。

最终照片的合成过程。图片来源：新华社；供图：EHT

第二，星系中心附近有大量气体尘埃等干扰射电望远镜进行观察。相比M87黑洞，银心黑洞离地球的距离更近，但由于宇宙星系尘埃的干扰，人马座A*的成像比M87困难得多。黑洞周围的气体均以几乎接近光速绕着Sgr A*高速旋转。这意味着在EHT观测人马座A*之时，有点像给一只正在追逐自己尾巴的小狗拍张清晰照片。

第三，观测视界范围非常小。据研究团队介绍，银心黑洞的视界范围只有1200万公里，从地球看，它的视直径（张开的角度）只有50个微角秒（10^-6角秒，1角秒=1/3600度）。这是个什么概念呢？就好比在上海看北京的一根头发丝。而M87星系质量更大，中心黑洞质量也更大，是银心黑洞的1500多倍，视界范围是银心黑洞的3000倍，因此即便它们在距离上远了2000多倍，但两个黑洞看起来格外相似。

研究它有何意义？检验广义相对论等理论，中国团队扮演重要角色

耗费了这样的时间、资源和人力去观测、拍摄、研究黑洞，究竟有什么意义？

据EHT透露，这项成果的发布，给出了该天体就是黑洞的实证，为理解这种被认为居于大多数星系中心的“巨兽”的行为提供了宝贵的线索。另一方面，也意味着人类在观测设备、观测技巧、数据处理能力等多方面有了一次系统化飞跃。

同时，这次发布的观测成果进一步提升了在强引力场下对爱因斯坦广义相对论的检验能力，更令研究黑洞附近的物质吸积与相对论性喷流成为可能。换句话说，人类对“时空如何弯曲，物质如何运动”的了解又能更进一步。

中国的研究团队是否参与其中？据中国科学院上海天文台介绍，在本次研究工作中，数名中国的天文科学家参与了前期观测技术的预研，对黑洞大小、拍摄图片分辨率极限等研究推测，以及对大量观测数据进行VLBI数据处理等工作。我国的天马射电望远镜更在7mm工作波长段首次成功参加国际VLBI联合观测。

未来EHT还有什么观测和研究计划？来自上海天文台的EHT合作国内协调人沈志强表示，目前正在规划建设中国的亚毫米波VLBI望远镜，以期参与到对Sgr A*的24小时不间断的接力观测中。此外，EHT的持续扩展和技术革新将使科学家们可以分享更多引人注目的照片，包括即将公开的黑洞“电影”。

出品：南都大数据研究院

数据采集分析：陈泽然

制图：欧阳静

数据来源：EHT、上海天文馆、科普中国、NASA、新华社等媒体公开报道

统计截止日期：2022.5.13

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