黑洞吸收光，那照片怎么拍的？誤解多年！原來其中黑影根本不是洞

黑洞照片，大家都見過吧？那里面拍的到底是什么，沒幾個人能說透。拍攝的核心，是照片里那圈亮環(huán)和中間的黑影，不是黑洞本體，這是很多人第一眼會誤解的地方，也是整個拍攝最精妙的科學(xué)點。

那圈亮的，得跟大家說清楚。黑洞的引力將星際氣體和塵埃抓住時，對于這些物質(zhì)，并不會直接掉進(jìn)去。圍繞著黑洞，這些物質(zhì)會高速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)中一個盤狀結(jié)構(gòu)會慢慢形成。物質(zhì)在盤里摩擦、碰撞，會隨之產(chǎn)生的是數(shù)十億度的高溫，高溫里發(fā)出來耀眼的光芒，這就是吸積盤。我總覺得，不少人把黑洞當(dāng)成了一口悶的怪獸，吸積盤剛好反過來，它證明黑洞的引力是講規(guī)矩的，物質(zhì)得先繞圈、被加熱，才會慢慢靠近，不是一沾就沒。
中間的黑影，來講講。黑洞本身的引力，連光都逃不掉，它不發(fā)光。明亮吸積盤的背景作襯托，加上引力透鏡的作用，一個近似圓形的黑暗區(qū)域會慢慢形成，這就是黑洞的陰影。這個暗影的大小，差不多是黑洞事件視界的2.5倍，事件視界就是物質(zhì)進(jìn)去就再也出不來的邊界，暗影剛好把這個邊界的位置標(biāo)了出來。

拍什么弄明白了，怎么拍呢？給黑洞拍照的最大挑戰(zhàn)，是它的視角太小了。M87星系中心黑洞，質(zhì)量高達(dá)太陽的65億倍，離我們還是實在太遠(yuǎn)，差不多5500萬光年。我們看M87黑洞的視角，和從地球看月球上的一枚橙子差不多，普通望遠(yuǎn)鏡根本看不清。前所未有的技術(shù)，被科學(xué)家們拿了出來，為了解決這個難題。
這個技術(shù)叫甚長基線干涉測量，化整為零，協(xié)同作戰(zhàn)，是這項技術(shù)的精髓。全球各地多個不同位置的射電望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家們會協(xié)調(diào)它們，在約定好的時間一起對準(zhǔn)黑洞觀測。這些望遠(yuǎn)鏡靠的是原子鐘進(jìn)行時間同步，來自黑洞的無線電波信號，會被這些望遠(yuǎn)鏡一一記錄。這些分散的望遠(yuǎn)鏡，能拼出一個等效于地球直徑的口徑，差不多12742公里，這個巨型虛擬望遠(yuǎn)鏡，有個名字叫事件視界望遠(yuǎn)鏡。它的分辨率，足以看清月球表面的一張信用卡，就是這么高的精度，才把黑洞的影子穩(wěn)穩(wěn)抓了下來。科學(xué)解決難題的思路和望遠(yuǎn)鏡一樣，也都是單個看不清，全球湊一起就夠了。

拍得到還不夠，洗得出來才算數(shù)。觀測波段的選擇是關(guān)鍵。1毫米左右的亞毫米波是觀測黑洞周圍的最佳頻道。這個波段的電波，能穿過星際空間和地球大氣，不會被擋住，選對了這個頻段，畫面才能看得清。
難的是數(shù)據(jù)處理。10PB的數(shù)據(jù)量，每個觀測點一夜就能攢出來，10PB差不多等于10240TB，相當(dāng)于幾十萬部高清電影。這么大的數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)根本傳不動，硬盤被科學(xué)家們物理運往美國的處理中心。不是發(fā)郵件、傳云端，是把硬盤裝起來、一趟趟運過去。我覺得這有意思，現(xiàn)在大家都習(xí)慣了一秒傳文件，沒料到黑洞照片的底片還得靠快遞。所以啊，科學(xué)研究里可靠比快捷更重要，數(shù)據(jù)不能丟、或錯，物理運輸慢，對于這個來說最穩(wěn)妥。

數(shù)據(jù)到了中心也不算代表結(jié)束，專用的算法得需要專門開發(fā)出來，多個團(tuán)隊要分開處理、進(jìn)行互相驗證，確保結(jié)果沒問題。自觀測起到洗完照片，首張黑洞圖花了快兩年，就是這么一點點磨出來的。