银河系发现一巨型黑洞！什么是黑洞？一文详解黑洞照片是怎样拍成的

一个国际研究团队16日宣布，其成员借助“盖亚”空间探测器，在银河系发现一个巨型黑洞，其质量接近太阳的33倍。该研究成果发表在新一期国际《天文和天体物理学》周刊上。

参与研究的以色列特拉维夫大学当天发表声明说，研究团队在整理分析欧洲航天局“盖亚”空间探测器获取的新一批数据时，发现恒星级黑洞“盖亚 BH3”，并确定其质量接近太阳的33倍。

据欧航局介绍，“盖亚 BH3”目前处于休眠状态，与伴星形成一个大型双星系统，位于银河系天鹰座，距离地球约1926光年。

“盖亚 BH3”是借助“盖亚”探测器发现的银河系中第三个黑洞。2022年6月，欧航局发布第三批银河系探测数据，也是截至当时最详尽的银河系星系图，提供了近20亿颗恒星的数据。随后不久，天文学家首次发现银河系存在恒星级休眠黑洞——“盖亚 BH1”和“盖亚 BH2”。

恒星级黑洞是一种大质量恒星引力塌缩后形成的黑洞。在两颗恒星围绕彼此旋转组成的双星系统中，一颗恒星变成黑洞后，将以其强大的引力“吸积”伴星的物质，在吞噬过程中发出大量X射线，给天文学家观测黑洞提供了关键途径。

黑洞在休眠状态时极难被发现，只能通过捕捉双星系统中潜在大质量天体的引力引起的恒星微小不规则运动，反复校准和分析数据，才能验证这类黑洞是否存在。

研究人员表示，此前天文学家主要通过观测引力波，在极遥远的星系发现过此类黑洞。该发现为研究大质量恒星如何演化和发展提供了新认知。

3月27日，事件视界望远镜合作组织（EHT合作组织）发布了一张新的照片，这是人类首次看到的、隐藏在银河系中心的超大质量黑洞——人马座A星在偏振光下的图像。

什么是黑洞？它又是怎么形成的？为什么被叫作黑洞呢？

中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉：黑洞是宇宙当中非常有意思的一个天体，我们都知道，不同的天体，它的引力的强弱是不一样的。比如说我们在地球上，如果想要离开地球的话，就要克服地球的引力。那我们的这个宇宙飞船，它的速度就要达到一定的速度才能飞出去，那如果我们想要飞出太阳系的话，我们要克服太阳的引力。太阳的引力比地球更强，所以我们的飞船要飞得更快才能飞出太阳系。天文学家们就想，会不会有一种天体，它的引力非常非常强，以至于你必须要达到光速，甚至达到光速也不能飞出去。这样的天体存在吗？曾经在100多年前，爱因斯坦提出了广义相对论，根据他的理论，就预言是存在这样的天体，后来人们管它叫作黑洞。它的引力是全宇宙当中最强的一种天体，它的引力强到光线也没有办法逃出去。

中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉：黑洞它其实是比较晚才出现的这个名字，为什么呢？因为光没有办法跑出来，那它这个光跑不出来，所以它是黑的，那么叫黑洞。很多人都觉得很奇怪，说宇宙是黑暗的，黑洞也是黑暗的，那么你怎么可能可以从黑的里面看到一个黑的东西？我们看到的这个黑洞，它不是孤立在那的，它周围是有绕着它旋转的、非常炽热的、绕着它高速旋转的气体，绕着它旋转并且往里掉的气体，组成吸积盘。还有一些气体，被从它的两极喷出来，叫作喷流。那这个喷流和吸积盘，它们都是发光的，尽管黑洞本身它不发光，但是它周围的这些物质在发光。那么在这个发光的背景上看到一个黑的不发光的一个暗影，这样子我们就可以看到这个黑洞的图像了。

中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉：在爱因斯坦的概念里，就是引力越强的天体，它对时空弯曲的程度就越高。那比如说我们地球，就是只能把时空弯曲一小点，然后太阳可以把时空弯曲得更多。在黑洞中心，可以把时空弯曲的程度达到无穷的这样一个天体，所以它对时空弯曲的能力是最强的。在弯曲的时空中，光线走的是一个曲线，所以我们看到的黑洞图像，是黑洞对它周围光线的扭曲所形成的一个非常神奇的一个环状的图像。

拍一张黑洞照片 过程需要哪几步？

黑洞指的是一种天体，这种天体引力非常非常大，大到光线都逃不出去。专家介绍说，每个星系中心都存在着至少一个超大质量黑洞。

我们生活的地球围绕着太阳转，而太阳与几千亿个恒星一起围绕着银河系中心旋转，在银河系中心就存在着一个大约400万倍太阳质量的超大质量黑洞。这个银河系中心的超大质量黑洞，科学家曾在2017年对它进行了观测，在2022年的5月发布了它的照片。

银河系中心的超大质量黑洞距离地球大约2.7万光年那么远，而刚才说到的M87星黑洞距离地球就更远了，有5500万光年那么遥远。给如此遥远的黑洞拍照片，相当于把一个苹果放在月球上，然后用望远镜来看它。那怎么才能实现呢？给黑洞拍照片总共分几步？一起了解一下。

中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉：有人算过，如果想看到像银河系中心超大质量黑洞这样的黑洞的话，就需要一个地球这么大口径的望远镜才能够看到。其实我们是做不出一个地球一样大的望远镜的，但是我们采用甚长基线干涉测量技术（VLBI），采用这个技术，位于全球不同位置的射电望远镜就可以组成一张网。它们同时都去看黑洞的话，就可以等效于一个口径有地球这么大的一个射电望远镜对着这个黑洞，那它的观测能力、它的空间分辨率就足够可以看到这个黑洞。

中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉：频率越高，或者波长越短，这个望远镜的空间分辨率就会越好。在此之前（2017年前），最高观测能力是只做到了3.5毫米，直到事件视界望远镜做到了一个全球的VLBI网，但是是1.3毫米，它的这个波长是史无前例的短。2017年的时候凑够了8台毫米波望远镜，然后一起去看黑洞，这样才看到了这个黑洞。

从2017年起，基本上每年的4月份我们都会安排一个月或者半个月的时间，让这些望远镜都一起去看黑洞。就这样的一个十几天到一个月的观测，它产生了巨大的数据量，是达到了几PB。这些数据是要存在硬盘里，然后这些硬盘通过轮船、飞机、汽车，被运到全球两个数据处理中心去，然后再对这个海量的数据进行处理。

中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉：加工过程大概分成两步：一部分呢，是我们要从生数据变成熟数据。这就像做菜一样，一开始，你拿回来的是一些材料，它其实不是你能够用于去计算、不是能够直接用来冲洗照片的数据，需要做一步工作。我们要综合每个望远镜当时的情况、这个望远镜自己的信息，然后把它综合在一起、把它变成一个整个阵列产生的数据。它从生数据变成熟数据之后，接下来的这个过程就是从数据变成图像。

中国科学院上海天文台助理研究员 赵杉杉：可能不同的人依照他不一样的经验，他做出来的图像就会长得不太一样。那我们做科学研究就要避免这种情况，你怎么能A做出来的是长成这样，B做出来了长得是另一个样子，那你这个图像到底可不可信呢？我们就是要避免所有的人为的因素，我们最终的这个结果要非常可靠。那采取了什么方式呢？就是把所有能够找来的有这个经验的人叫在一起，分成不同的小组，大家都去做同一件事情。当处理数据的人足够多的时候，最后我们得到的图像就应该是考虑了所有的因素，那就可以排除出人为的因素，最后我们得到的这个图像就是非常可信的。

（综合自、等）