科普：史上首张黑洞照片今日公布，你对黑洞了解多少？

说到黑洞，你可能会想到电影《星际穿越》中的黑洞“卡冈图雅”。深不见底的黑色中心与明亮立体的气体圆环，看起来十分壮观。可实际上，这只是相对论物理学家基普·索恩为影片设计的黑洞形象。

▲电影《星际穿越》中的黑洞

早在1915年，爱因斯坦发表广义相对论，最先预言了黑洞的存在。100多年来，黑洞确凿地存在于无数观测数据之中，但我们并不知道它在现实中的真实模样。但今天，人类有望第一次“亲眼目睹”黑洞真容。

据“事件视界望远镜”(EHT)项目官网发布的消息，美国东部时间10日9时(北京时间10日21时)，在美国华盛顿、中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔、丹麦灵比和日本东京将同时召开新闻发布会，以英语、汉语、西班牙语、丹麦语和日语发布“事件视界望远镜”的第一项重大成果。

在此之前，我们先对黑洞做一个基础的了解。

黑洞是什么？

▲电影《星际穿越》中的黑洞

理论上，黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围，该势力范围称作黑洞的半径或称作事件视界。

简单而言，黑洞就是一个“黑”色的，连光都逃不出来的一个球体。当然，其实黑洞并不“黑”，只是它完全不发射、不反射任何电磁波，仪器和肉眼都无法直接观测。

黑洞到底有多大？

黑洞到底有多大，完全取决于它的质量。质量唯一确定了黑洞的大小。

宇宙中，根据质量天文学家们将宇宙中的黑洞分成三类：恒星级质量黑洞(几十倍至上百倍太阳质量)、超大质量黑洞(几百万倍太阳质量以上)和中等质量黑洞(介于两者之间)。

黑洞是如何被“看到”的？

▲恒星级黑洞系统示意图

既然黑洞无法被仪器和肉眼直接观测，那么黑洞是如何被“看到”的呢？

探测黑洞的方法，是找它们的“周边”——吸积盘和喷流。

当恒星量级(从3个太阳质量到100个太阳质量大小)的黑洞会存在于一个恒星周围，将恒星的气体撕扯到它自己身边，产生一个围绕黑洞旋转的气体盘，即吸积盘。

当吸积气体过多，一部分气体在掉入黑洞视界面之前，在磁场的作用下被沿转动方向抛射出去，形成喷流。

▲黑洞和积吸盘的艺术想像图

吸积盘和喷流两种现象，都因气体摩擦而产生了明亮的光与大量辐射，所以很容易被地球上的科学家通过望远镜探测到。理论上，黑洞也就有迹可循了。

为什么要给黑洞拍照？

主要有三个目标。

▲黑洞的艺术想像图

第一，验证广义相对论。广义相对论预言了黑洞“暗影”的存在、尺寸和形状。如果观测结果与预言相符，那就验证了广义相对论；如果有所不一样，则说明有一些新的方面需要改进。第二，理解黑洞是如何吃东西的。黑洞的“暗影”区域非常靠近黑洞吞噬物质形成的吸积盘的极内部区域，这里的信息尤为关键，综合之前观测获得的吸积盘更外侧的信息，就能更好地重构黑洞吃东西的物理过程。第三，理解喷流的产生和方向。某些朝向黑洞下落的物质在被吞噬之前，会由于磁场的作用，沿着黑洞的转动方向被喷出去。以前收集的信息多是更大尺度上的，却没法知道在靠近喷流产生的源头处发生了什么，现在对黑洞暗影的拍摄，就能助科学家一臂之力。

给黑洞拍照能拍到什么？

给黑洞拍照？究竟是拍什么呢？其实就是拍摄黑洞的“暗影”。