多少个地球相当于一个黑洞（假如地球变成黑洞）

今天上午，上海科技馆报告厅座无虚席，许多家长带着孩子来聆听上海科普大讲坛，中科院上海天文台台长沈志强研究员、左文文副研究员围绕“人类第一次用望远镜拍到黑洞照片”这一热点新闻，为公众讲解了黑洞的性质以及甚长基线干涉测量（VLBI）技术观测黑洞的科学原理。“有梦想，有机会，有奋斗，一切美好的东西都能创造出来。”演讲结束前，沈志强用这句话勉励听众为梦想奋斗，有朝一日也实现“为黑洞拍照”这样的壮举。

左文文在演讲中介绍，黑洞是广义相对论方程式的一个解。此外，白洞、虫洞也是广义相对论方程式的解。与人类至今未发现蛛丝马迹的白洞和虫洞相比，黑洞这种超大质量、吞噬一切的“宇宙怪兽”早已显现出它们的面目。1916年，就在爱因斯坦发表广义相对论的第二年，德国物理学家史瓦西就给出了黑洞的数学描述。他用数学语言描述的黑洞不带电、不转动，只有一个参数——质量。黑洞的质量越大，它的史瓦西半径就越大。一个球体的半径如果小于其史瓦西半径，就是黑洞。黑洞的外圈被称为“事件视界”，即史瓦西半径。包括光在内的所有物质一旦进入视界，就永远出不来了，这就是黑洞“吞噬一切”“漆黑一片”的特性。

“假如太阳变成黑洞，它的直径必须缩到6公里。假如地球变成黑洞，直径要缩到2厘米。”沈志强告诉听众。由此可见，宇宙中那些大型黑洞的质量有多么惊人。最近多国望远镜联合拍摄到的M87星系中心的超大质量黑洞，经观测验证，其质量是太阳的65亿倍。距地球5500万光年。银河系中心的超大质量黑洞距地球2.6万光年，是太阳质量的400多万倍。

黑洞既然漆黑一片，望远镜怎么能拍摄到它的影像呢？左文文说，其实黑洞并不是很黑，那些坠落到黑洞的物质在坠落过程中，其引力能会转换成光和热，形成环绕黑洞的吸积盘，而且高速旋转，“像印度大厨用手转动的一个飞饼”。人类拍到的第一张黑洞照片上，那圈模糊的环状光晕就显示了吸积盘的形态和亮度。“照片上光的颜色并不重要，光的强度才具有科学价值，黄色部分最亮。”

拍摄并“冲洗”出这张照片，之所以难度很大，主要是因为M87星系中心黑洞距离遥远，足足有5500万光年。在地球上用望远镜观测，它的环状结构角直径大小只有42±3微角秒（1度= 60角分= 3,600角秒=3,600,000毫角秒=3,600,000,000微角秒），而满月的角直径为1800角秒，可见这个黑洞是多么难以观测，能拍到模糊的照片，已体现了人类目前最高的技术能力。这种技术的英文简称是VLBI。简而言之，VLBI是将地球上多个地方的射电天文望远镜联合起来，编织成一张巨大的隐形观测网，达到巨型望远镜的观测效果。作为这一领域的知名专家，沈志强介绍说，VLBI不仅适合观测黑洞等遥远天体，还能精确测定太空飞行器的位置。凭借这种能力，由上海佘山、北京密云、新疆乌鲁木齐、云南昆明等地射电望远镜组成的VLBI深空探测网，为嫦娥一号至四号成功导航，在我国探月工程中发挥了重要作用。

栏目主编：黄海华 文字编辑：俞陶然 题图来源：上海科技馆提供 图片编辑：曹立媛