银河系中心黑洞照片是什么拍的

5月12日晚9点，事件视界望远镜（EHT）合作组织正式发布了银河系中心黑洞人马座A*（Sgr A*）的首张照片。这是EHT合作组织继2019年发布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*）之后的又一重大突破。那么这张黑洞照片是什么拍的呢？

银心黑洞照片怎么拍的？

M87几乎是处于转轴的方向，而我们是处于银盘之上，所以与M87相比较来说，银心黑洞在成像时会受到很多的遮挡。比如，在光学波段去观察银河系时，我们会看到很大的尘埃等气体的遮挡，这个时候就必须利用波长更长的红外或射电波段。目前成熟的是毫米波和亚毫米波波段，也就是视界面望远镜，值得一提的是，它利用全球不同的亚毫米和毫米波望远镜组成了一个阵列，口径可以达到上万公里。

这张照片与2019年所拍摄的M87的照片非常类似，都是利用全球8个不同的毫米波望远镜，或者简称为event horizon telescope来拍摄的。

其实我们看到的这两张黑洞照片都不是光学意义的“照片”，你知道为什么嘛？我们大多数的相机拍摄的都是可见光。不过别忘了，可见光只是所有波段中的很小一段。只研究可见光波段的宇宙，就好比带着耳机去听音乐会。

要揭示黑洞的秘密，我们需要的不是可见光波段的望远镜。而是一个地球直径大小的射电波段望远镜。这就是EHT。Event horizon telescope 事件视界望远镜。第一张黑洞照片也是他拍的。简单来说，射电望远镜通过接受波得到数据，再使用这些去建立一个模型。最后的照片只是一个呈现形式。某种程度上科学家行驶了一个翻译的职责，通过数据分析、建模、最后翻译成了图像。

这个庞大的望远镜组合分别为：位于智利的ALMA(Atacma Large Milimiieter/Submeter Array，阿卡塔玛大型毫米亚毫米阵列 ), 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，大型毫米波望远镜 ), 位于美国夏威夷的JCMT(James Clerk Maxell 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，是中国参与运行的一个望远镜，不少中国科学家应该是在这里进行的观测。很遗憾的是，目前红外观测能够达到的最大直径是上百米，比如欧洲南方天文台的VLT/gravity，观测直径可以达到130米，但是距离公里的口径量级还是相差很大，希望我们在未来可以利用红外波段能够看到黑洞的照片。

我们知道，银河系的黑洞大约只有400万倍太阳质量(根据2020年诺奖结果)，而M87的黑洞达到了65亿倍太阳质量，前者比后者小了1650倍。

从大小上而言，银河系中心的黑洞明显稍微小一些，但是银河系中心的黑洞的拍摄难度更大一些，这是因为，银河系中心的黑洞的质量要比M87小很多，距离要近很多，所以周围物质变化的可能性要大很多。相比观测M87的黑洞的情况而言，原本好几天时间里的变化，现在变成了在几分钟左右内就会发生，所以观测难度更大。比如说，为了这张照片，科学家们专门开发了新的的复杂工具来考虑Sgr A*的气体。

尽管Sgr A*离我们更近，这张照片“拍起来”要比人类首张黑洞照片艰难得多。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-kan Chan解释道：“黑洞周围的气体均以几乎接近光速绕着Sgr A*和M87*高速旋转。气体绕转M87*一周需要几天到数周时间，但对相对小很多的Sgr A*来说，几分钟内气体即可绕转一周。这意味着在EHT观测Sgr A*时，该超大质量黑洞周围绕转气体的亮度和图案也在时刻快速变化着，有点像给一只正在追逐自己尾巴的小狗拍张清晰照片。”

来自中科院上海天文台的EHT合作成员路如森说：“确实，对银河系中心黑洞首次成像观测的数据分析耗费了EHT合作团队的巨大心血。”另一位来自上海天文台的EHT合作成员江悟补充道：“研究团队遍历了极大的成像参数空间，才得以确定这张黑洞照片。”

科学家对最终获得两个不同大小黑洞的照片尤其兴奋，这为他们的对照研究提供了条件。他们已经开始用这些新的数据来检验超大质量黑洞周围气体行为的相关理论和模型。未来EHT的观测研究的脚步不会停止，科学家的野心是在不久的将来拍摄一部黑洞“电影”。

“拍摄一部银河系中心黑洞的‘电影’，是下一代EHT的追求。”来自中科院上海天文台的EHT合作国内协调人沈志强说，“我们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。”