这位90后女博士，帮我们拍到了黑洞

澎湃新闻记者 程千千 编译

29岁女科学家凯蒂·博曼(01:18)

北京时间4月10日21点，人类历史上首张黑洞照片揭晓。事件视界望远镜（EHT）对于室女座星系团中超大质量星系Messier 87中心黑洞的观测，终于出现在世人面前。

照片的核心区域是一个阴影，周围环绕着一个明亮的新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极端条件下仍然成立。 

“那个光环非常巨大。我们能够看到这个光环和它的尺寸，比以往的观测方法更进了一步。但我们得到的只是这一团模糊的东西。即使我们已经预测到，如果有一个黑洞，你就能看到这个光环，我们还是不知道怎样从这个光环里了解更多。这只是一个开始，我们得到了一个新的窗口，让黑洞来告诉我们更多，来进一步了解我们的物理法则。”科学家凯蒂·博曼（Katie Bouman）在接受《自然》采访时说。这位年仅29岁的年轻女科学家提出了一种新算法，它正是此次黑洞照片成功拍摄的关键。

凯蒂·博曼

三年前，博曼领导的小组开始开发一种新的计算机算法，这种算法最终帮助成功捕捉了M87星系中心的巨大黑洞以及它的阴影。当时的博曼还是麻省理工学院的一名研究生，研究方向是计算机科学和人工智能，并不是天体物理学。

黑洞极其遥远而致密，为它拍照是一件非常艰难的事。此外，按照黑洞的定义，它们应该是隐形的，尽管当它接触到周围的物质时会产生一道阴影。为了拍下黑洞的照片，EHT通过国际合作，使用一种名为干涉测量法的技术，搜集了来自全球的共计五千万亿字节的数据——这相当于长度为5000年的MP3文件，或者“四万人一生中的全部自拍数据”，储存这些数据的硬盘重达半吨。如何将这些庞大的数据转化为图像？这为计算带来了前所未有的艰巨挑战。

为了解决这一问题，凯蒂·博曼带领她的团队提出了一种图像算法。这种算法可以滤掉因大气湿度等原因引起的噪声和其他杂乱信息。博曼和她的团队使用了三种不同的代码流水线，最终成功把所有的数据都拼在一起，转变成为了一张可以理解的图片。

“我们使用了各种方法来合成数据，并且采用了不同的算法来盲测，想让它生成一张图片。”博曼在接受CNN采访时如是说道。

“我们需要的不仅仅是开发一种算法。我们需要基于种种不同的假设，开发很多种不同的算法。如果所有这些算法最后生成的结果都大概相同，我们才能大致确信。”博曼强调说。

凯蒂·博曼

凯蒂·博曼在美国印第安纳州长大，早在高中时代就与普渡大学的教授一同做过图像方面的研究。2007年，身为一名高中生的她第一次了解到EHT这一项目。

本科阶段，博曼在密歇根大学学习电子工程，2011年以优异成绩毕业；而后她在麻省理工学院取得了电子工程专业的硕士和博士学位。她曾是麻省理工学院的海斯塔克天文台的成员，后来又以博士后的身份加入哈佛大学的事件视界望远镜图像处理团队。2016年，她在TED上发表了演讲，向公众普及如何为黑洞拍摄照片，解释了她用于此项目的算法。今年秋季，她将成为加州理工学院的助理教授。

“博曼是图像小组的关键人物。”文森特·费什说。他是麻省理工学院海斯塔克天文台的一名科学家。

“凯蒂为我们的图像组贡献了一种思路，即它们都是自然图像。”费什说，“可以把它们当作你用手机镜头拍摄的照片，它们有着相似的性质。如果你能确定一个像素，就可以很好地猜测到旁边一个像素是怎样。”

费什表示，以博曼为代表的年轻成员对这一项目做出了巨大的贡献。当然资深科学家同样也贡献很大，但是图像处理部分主要是由年轻研究者负责的，他们大多是研究生和博士后。

“没人能独立完成这项工作。”博曼说，“它的成功归结于来自不同背景的许许多多的人。”

本期实习编辑 常琛

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