舉世矚目的黑洞照片已經(jīng)公布，這張紅遍全球的圖像透露出哪些信息，未來(lái)天文學(xué)家還將會(huì)給我們帶來(lái)什么樣的驚喜?帶著這些問(wèn)題，科技日?qǐng)?bào)記者日前采訪了法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院(CNRS)兩位資深專家，詳細(xì)解讀黑洞照片背后的故事。

　　接受采訪的兩位“大咖”，一位是巴黎綜合理工學(xué)院教授、CNRS 主任研究員馬休·德諾華，他在 Leprince-Ringuet 實(shí)驗(yàn)室從事高能伽瑪天文學(xué)研究，在巴黎綜合理工學(xué)院講授高能天文學(xué)、量子力學(xué)等課程，是 2018 年 CNRS 銀獎(jiǎng)獲得者;另一位是 CNRS 主任研究員娜塔莉·德呂埃勒，她在巴黎狄德羅大學(xué)宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)室從事引力波和宇宙學(xué)問(wèn)題研究，曾于巴黎綜合理工學(xué)院、巴黎高等師范大學(xué)講授廣義相對(duì)論，著有《現(xiàn)代物理學(xué)的相對(duì)論》《引力波》等書(shū)籍。

　　為黑洞拍照是一項(xiàng)創(chuàng)舉

　　德諾華對(duì)記者表示，給黑洞拍照首先是一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)舉，通過(guò)將干涉技術(shù)(VLBI)與位于全球的望遠(yuǎn)鏡相結(jié)合，創(chuàng)造了一個(gè)巨大的“虛擬”望遠(yuǎn)鏡，使角度分辨率達(dá)到前所未有的 20 微弧秒。這相當(dāng)于從一萬(wàn)公里外看到一毫米的物體，或者更形象的說(shuō)，相當(dāng)于從地面看到月球上的高爾夫球。

　　其次，取得黑洞照片是一項(xiàng)基礎(chǔ)性科學(xué)成果。多年來(lái)，已經(jīng)有很多非常有說(shuō)服力的證據(jù)證明黑洞的存在，特別是近年檢測(cè)到引力波，不僅證實(shí)了廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)，同時(shí)還證實(shí)了“中間”質(zhì)量黑洞的存在(質(zhì)量約為數(shù)十個(gè)太陽(yáng))。但在此前的研究中，我們從未“看到”過(guò)黑洞。

　　這張“照片”是黑洞的第一張真實(shí)圖像，或者說(shuō)是黑洞周圍環(huán)境的直接圖像：我們可以看到圍繞黑洞轉(zhuǎn)動(dòng)的光線——可能是黑洞周圍的等離子體產(chǎn)生的。這是黑洞照片最重要的一個(gè)發(fā)現(xiàn)，類似于首次觀測(cè)脈沖星一樣，它開(kāi)辟了一個(gè)新的觀測(cè)途徑。

　　歷盡艱辛，但還有很長(zhǎng)的路要走

　　德呂埃勒認(rèn)為，“事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)”項(xiàng)目取得的成就是一項(xiàng)非常重要的科學(xué)成果，為愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論提供了新的驗(yàn)證。它證明了人類可以觀測(cè)到靠近黑洞視界的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，在精度達(dá)到一定程度后，將可以借此了解黑洞的引力場(chǎng)，并能夠探究現(xiàn)實(shí)中的黑洞是否符合愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)。但要實(shí)現(xiàn)如此高的精度還有很長(zhǎng)一段路要走。目前，這張照片證實(shí)了黑洞的質(zhì)量，但還不足以確定其轉(zhuǎn)速。此外，它雖然與廣義相對(duì)論“兼容”，但由于其不夠精確，同時(shí)也能夠與其他競(jìng)爭(zhēng)模型兼容。

　　德諾華指出，EHT 的工作還沒(méi)有完全完成，下一步它將把鏡頭對(duì)準(zhǔn)銀河系中心的人馬座A*。銀河系中心的黑洞比 M87 星系中心黑洞更輕、更小，其周圍的光線環(huán)繞一周可能只需要數(shù)十秒，而 M87 星系黑洞周圍光線環(huán)繞一周則需要數(shù)小時(shí)。這將導(dǎo)致圖像會(huì)發(fā)生更多的變化，從而需要進(jìn)行“動(dòng)態(tài)”分析。此外，EHT 還需要對(duì)黑洞做更細(xì)致研究，包括測(cè)量黑洞旋轉(zhuǎn)速度，觀察吸積過(guò)程物質(zhì)如何落入黑洞，從其他方面檢驗(yàn)廣義相對(duì)論，觀察等離子噴射等。此后，EHT 還可能將目標(biāo)轉(zhuǎn)向其他黑洞，也將有更多天文臺(tái)加入，以進(jìn)一步提升觀測(cè)能力。

　　還有更多未知等待探索

　　在問(wèn)及除 EHT 之外，未來(lái)還有哪些重大天文項(xiàng)目和目標(biāo)時(shí)，德諾華表示，為了更進(jìn)一步提升觀測(cè)黑洞的精度，未來(lái)有兩個(gè)途徑可以提高角度分辨率：一是使用更小波長(zhǎng)的電磁波，由于其頻率更高，需要進(jìn)一步加強(qiáng)各觀測(cè)站的同步能力;二是增加望遠(yuǎn)鏡陣列距離，EHT 已經(jīng)充分利用地表距離，下一步需要將射電望遠(yuǎn)鏡送入太空來(lái)增加望遠(yuǎn)鏡之間的距離。而這些工作將需要在 EHT 之外建立更多國(guó)際合作。

　　德呂埃勒對(duì)此表示，美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)和歐洲處女座引力波天文臺(tái)(VIRGO)探測(cè)到黑洞合并過(guò)程的引力波具有重要意義，它開(kāi)創(chuàng)了人類通過(guò)引力波來(lái)探索宇宙的新路徑，而不僅僅是依靠光(以及宇宙射線、中微子等)。德呂埃勒期待日本 KAGRA 低溫引力波探測(cè)器盡早投入使用，加入到 LIGO-VIRGO 正在進(jìn)行的觀測(cè)項(xiàng)目。另外，她還期待 LISA 空間引力波探測(cè)器盡快發(fā)射升空，它將允許我們借助引力波“看到”銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞。在相關(guān)的另外一個(gè)領(lǐng)域，德呂埃勒認(rèn)為，國(guó)際線性對(duì)撞機(jī)(ILC)如能修建，將可能揭示神秘的暗物質(zhì)和暗能量。

　　兩位專家都表示，目前還有許多其他大型研究項(xiàng)目，包括光學(xué)天文學(xué)(建設(shè)超大望遠(yuǎn)鏡)、無(wú)線電、X射線、伽馬射線、中微子、引力波等等。隨著科研人員的不懈努力，相信未來(lái)將有更多世界級(jí)重大發(fā)現(xiàn)，引領(lǐng)我們一步步探索自身所處的神秘宇宙。
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