这是银河系超大质量黑洞人马座A*（SagittariusA*）周围超高温物质的首张照片。没有光能逃逸黑洞。供图：EVENTHORIZONTELESCOPECOLLABORATION
撰文：NADIADRAKE
与很多星系一样，银河系的中心也是一个谜。它的中央是一个超大质量黑洞，质量相当于太阳的万倍。这个时空无底洞通常被环绕的气体、尘埃和恒星所掩盖，周围是旋转物质构成的发光圆盘。
科学家利用分布在全球的射电望远镜组网“事件视界望远镜”（EHT），终于一睹银河系的中心。5月12日，他们首次公布了这个黑洞轮廓的照片。这些观测在年进行，发表于12日《天体物理杂志通讯》的一系列科学论文对此进行了描述。
“今天，事件视界望远镜团队很高兴与大家分享银河系中心温柔的巨人人马座A*（SagittariusA*）的首张直接显像，”亚利桑那大学的Feryalzel在新闻发布会上宣布了这一喜讯：“20年前，我遇见它，爱上它，并试图理解它。但直到现在，我们才得到直接的图片证据，证实人马座A*确实是一个黑洞。”
照片显示，由放射物质组成的倾斜的亮环状结构围绕在暗弱中心区域（即人马座A*黑洞的阴影）周围。画面逐渐延伸到黑洞的视界，在这里，恒星、行星、尘埃，甚至光都将永远消失。
“太靠近黑洞的光，近到足以被黑洞吞噬，最终穿过视界，并在中心区域留下一个暗弱的空白，”zel说。
事件视界望远镜的最新图像由全球多名科学家组成的合作团队拍摄。年，团队展示了一张类似的图片，那是万光年之外的M87星系中心的巨大黑洞。它标志着人类首次直接观察到黑洞的阴影。这两张照片都由分布在全球的八个射电望远镜（一个等效于地球般大小的虚拟望远镜）获取的数据合成。
有了黑洞的第二张照片，科学家可以继续研究我们所知道的物理学，尤其是爱因斯坦的广义相对论，在超大质量黑洞周围的极端环境中是否成立。通过比较新的和M87的观测结果，研究人员可以进一步了解不同质量的黑洞的运行情况。
“读博期间，我就对这个黑洞思考了很多，”阿姆斯特丹大学的SeraMarkoff说：“我们在研究一些非常抽象的东西，然而突然之间，它就在那里了。我们看到的是黑洞。”
等效于地球般大小的望远镜
年4月，科学家把八个天文台的射电望远镜对准了银河系的中心。这些望远镜分散在各地，从夏威夷到西班牙到南极，随着地球转动对人马座A*进行观测。收集完观测结果后，研究团队利用特长基线干涉技术，把每个望远镜的数据结合起来，在此基础上生成图像。
拍摄人马座A*的图像不如拍摄M87星系的超大质量黑洞那么简单，这个黑洞也在这次合作中进行观测。人马座A*距离我们约光年，可能是银河系中质量最大的天体，但就超大质量黑洞而言，它其实非常小，大约是M87中心黑洞质量的1/。
如果M87星系相当于太阳质量65亿倍的黑洞被扔进太阳系中央，那么日地距离倍以内的一切事物都将消失；相比之下，如果是人马座A*，影响范围甚至还不到水星轨道。
人马座A*也被银河系中心的尘埃和气体严重遮挡，环境复杂多变，漩涡、湍流、耀斑，因此把观测结果合成一张图片很困难。“小黑洞周围的物体移动速度更快，”亚利桑那大学的天体物理学家DimitriosPsaltis说：“我们担心黑洞周围的等离子体不会在地球自转所需要的8小时内保持静止，让我们拍摄图像。”
不过，最终，人马座A*还是得到了一张肖像照。
银河系中央的洞
新图像展现了银河系中央引力流逝的一些关键细节，包括其自旋方向，黑洞的顶部（或者底部，具体取决于我们的视角）几乎正对着地球。它的质量也与之前研究围绕黑洞运行的恒星所得到的估计值一致。
令人困惑的，数据还显示，这个超大质量黑洞似乎没有向宇宙喷射强大的粒子射流，而这是包括M87星系的黑洞在内的这类天体相对常见的特征。
“因此现在我们一直在讨论，人马座A*在喷射吗？是否因为太小太弱，所以很难在复杂的环境被观测到？”Markoff问道：“根据目前已知的一切，我们的模型预测存在喷射。”
就超大质量黑洞而言，人马座A*是EHT团队观察到的最“营养不良”的天体。它没有疯狂吞噬距离太近的东西，而是处于休眠状态，勉强利用附近恒星释放的星风，窃取足够的碎屑形成一个可见的环。即便如此，多项证据表明，人马座A*过去活跃得多。
“我们知道黑洞有活动周期。在观察星系团里的超大质量黑洞时，我们清楚地看到了这一点，”Markoff说：“活跃周期时，它们会在周围气体中吹出泡泡，每一亿年左右，它们就会这么做，所以有一个开关。”
人马座A*的这种断断续续在星际介质的分子上留下了印记，这意味着在几千年甚至几百年的时间尺度上，它的活跃状况有变化，至少是温和地变化。科学家知道，黑洞的活跃状况随着消耗的物质量有所不同，但还不清楚具体的运作过程。
科学家分析紧紧围绕人马座A*的混乱的漩涡的方法之一是与太阳作对比。太阳的质量小得多，但它的气泡湍流、扭曲的磁场、耀斑、喷发和鼓泡气体可以帮助天文学家进一步了解超大质量黑洞周围的物理现象。
“当然，这是一个更极端的环境，”Markoff说：“但我发现，令人难以置信的是，我们获得的很多太阳物理学知识可以以多种方式应用于黑洞，事实上我们借鉴了一些技术。”
形状大小各异
科学家现在希望更多地了解M87的黑洞和人马座A*（包括相似和不同之处），从而更好地理解更多黑洞。如果这些理论适用于不同大小的天体，那么对于准确解释那些看不清楚的天体的理论，科学家就更有信心。
“在我们的领域，验证实际上非常困难。通常我们无法飞往黑洞，然后说，真的是这样吗？但我们还是可以做一些工作，”Markoff说。
物理学家也可以通过这两个黑洞，检验爱因斯坦年提出的广义相对论。黑洞是这个理论的预测之一，爱因斯坦本人对结果持怀疑态度。但除了量子领域的一些谜题外，到目前为止广义相对论一直成立，虽然科学家以为它会在极端天体物理环境中失效。
“如果宇宙中的两个天体质量相差倍，那么情况会大不相同，比如巨行星和小行星，大星系和小星系，蚂蚁和大象，小岩石和一座山，”Psaltis说。
“世界上的所有理论都有一个应用范围，当我们从一个范围转到另一个，情况就不一样了。除了广义相对论。这个独特的理论没有限制范围，对于最渺小和最庞大的物体，情况完全一样。”
（译者：Sky4）
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