「热议」拍出人类第一张黑洞照片的望远镜，究竟是何方神圣？

在北京时间 4 月 10 日 21 点整，人类第一张黑洞照片诞生了，说句实话看着这个甜甜圈，可能你们会和我一起，没有太多的惊喜。但你们不知道的是，就这么一幅甜甜圈，一线科学家们可是花了不少的功夫，今天我们不聊黑洞长啥样，一起回到地面看看这台拍摄出人类第一张黑洞照片的设备，事件视界望远镜（Event Horizon Telescope, 以下简称EHT），到底有什么不一样，也顺带讲讲里面的故事。

在讲镜头之前，还是得先聊聊我们的目标 - 黑洞，简单来说黑洞是在宇宙空间中存在的一种引力非常大的天体。它的引力是如此之大以至于连光都无法逃脱，它存在于几乎所有星系的中心，通过不断吸收能成长到数百万甚至数十亿倍太阳的质量。

自从天文学家卡尔·史瓦西首次提出黑洞这个概念后，在这一百年来有非常多的天文观测间接佐证了黑洞的存在，但从来都没有能直接观测到，但这也不能怪科学家们，毕竟黑洞连光都被吸收掉，更别说拍下来了。

那ok，既然不能直接来，科学家就想出了一个办法。比如说，当一颗恒星离黑洞比较近时，恒星的物质就会被吸向黑洞，在黑洞周围形成一个高速运动的吸积气盘，正是这个东西使得黑洞呈现出了轮廓。

吸积气盘中的气体经过剧烈的摩擦发热，温度甚至高达数十亿度，发出的波能够不受阻碍地穿梭到地球的望远镜上。借由针对这种波的观测，天文学家便可以间接地发现黑洞了。 

过去这些年科学家通过这些手段已经确认了20多个黑洞。而我们的主角，就在这其中。例如人马座A黑洞，是一个位于银河系中心“亮度”非常高的黑洞，它的直径长达4400万公里，足足有太阳的17倍，质量约为太阳的400万倍。

听起来很大？实际上这家伙离我们有足足25000光年之远，差不多是站在北京去看一枚位于新加坡的硬币上的图案。诶，别要求太高了啊，这已经是我们已知黑洞中离我们最近的一个。

而另一个主角M87星系黑洞（对就是这一次发布图片的主角），其质量大概也有是30~60亿个太阳质量。在同类天体中，已知它是其中质量最大之一。它与我们太阳系的距离约5000万光年。

ok，目标确认了，那就来看看这一次的设备 - 事件视界望远镜（EHT），它是第一个专门为拍摄黑洞而设计的望远镜，它将协助人类，探索宇宙最深处的事物。

上面提到，我们要观察的，是位于黑洞附近的波，这种波呈环形，就如同水塘里的涟漪，但鉴于路途遥远，抵达地球时就基本上是平波了。

在这种情况下我们需要获取黑洞的影像，就算是目前最大口径的望远镜，也抓襟见肘，科学家们就想出了一个办法，决定搭建一个和地球一样大的望远镜了。

想什么呢当然不是真的搭建，其实就是利用全球不同地方的望远镜组成望远镜阵列，来模拟出一台地球大小的望远镜，每台望远镜都收集并记录下来自黑洞的影像，随后再用超级电脑把数据结合，创造出黑洞的完整影像。而这个望远镜阵列，就叫做EHT。

ok，非常燃，想法也很暴力，但这个计划需要两个最关键的条件。

第一：所有望远镜必须处于完全同步，对设备稳定性有极高的要求。

第二：观察数据是如此的庞大，连最高速的网络都无法承载。

针对第一点，我们先把EHT想象成一个抛物面镜，这个镜子是曲面的，所以当一条光波进入到望远镜中时，它们会在特定的角度下反射，并同时聚集到同一点上。

当EHT站点同步时，他们的记录可以在稍后被完美地对齐，就像镜子对齐光一样，所以如果镜子的表面是不稳定的，对EHT来说，不稳定的镜面就等于不稳定的记录。科学家为了确定数据稳定性，EHT采用了大约一亿年才会误差一秒钟的原子钟。

第二点，由于观测时收集到的数据量非常庞大，几小时就能产生以PB（1PB=1000000GB）为单位计算的数据，互联网当场暴毙。科学家决定把这些数据全部储存到硬盘中，直接使用空运到数据中心进行处理，没错，这就是传说中的。。

永远不要低估在高速公路上一辆装满硬盘的货车的带宽。

在数据中心，有一台超级电脑将所有站点的数据结合，在回放的过程中还需要把它们错开，来清理数据抵达不同望远镜的时间差，得到的数据随后即可被用来制作具有极高放大率的图像。

随着后来更多和分布更广的望远镜加入EHT，我们得到的视界图像会更加锐化，终于在17年4月份，来自全球30多个研究所的科学家们使用了8台分布在世界各地的EHT，对目标开始了正式的观测。

而这8台大家伙分别是：

1. 智利 - 阿塔卡马毫米波阵(ALMA)

2. 夏威夷 - 亚毫米波望远镜（SMA）

3. 南极 - SPT望远镜波阵

4. 美亚利桑那州 - SMT望远镜

5. 西班牙 - 毫米波望远镜（PV）

6. 夏威夷 - 麦克斯韦望远镜（JCMT）

7. 墨西哥 - 毫米波望远镜（LMT）

8. 智利 - 阿塔卡马探路者实验望远镜（APEX）

同时也由于观测是有窗口期的，团队们只有10天的观测时间，时间相当紧凑和宝贵。

经过科学家们不懈的努力，终于收集到大量黑洞影像数据，并空运送到位于美国的Haystack天文台和德国的马普射电所。数据团队分别对数据进行校验、生成图像。这一过程花了将近两年的时间。

通过这一次跨国界通力合作，终于在4月10号，由全球30多个研究单位组成的事件视界望远镜（EHT）团队，在上海、台北、东京、布鲁塞尔、圣地亚哥和华盛顿六地以汉语、日语、西班牙语和英语同步进行新闻发布会，宣布了人类首张黑洞照片及相关研究成果。这是人类认识黑洞一百年来首次目睹黑洞的真容。

而这一台超越想象力的事件视界望远镜（EHT计划），将永远地记录在人类天文学史上，永垂不朽。

图片参考：

素材来源：pixabay.com，百度百科。

资料参考：

1.《黑洞照片怎么拍的》，作者：ehtelescope

2.《这台望远镜有地球那么大，科学家它来看黑洞》，腾讯太空

3.维基百科 - Wikipedia

4.《刚刚，EHT发布了人类第一张真实黑洞图像》，雷科技

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