「事件視界望遠鏡」中的南極望遠鏡。圖片來源：South Pole Telescope
4月10日21點，全球多國科研人員合作的「事件視界望遠鏡」項目將向世界公佈人類有史以來獲得的第一張宇宙黑洞照片。
1915年，愛因斯坦在廣義相對論中最先預言了黑洞的存在。在他的推論中，黑洞是一種質量巨大、引力極強的天體，可以吸收周圍一切外來物質和輻射，連人類已知傳播速度最快的光都無法逃脫。理論上，黑洞無法被觀察，但黑洞的陰影——「事件視界（event horizon）」卻可以。
這是因為物質與輻射經過黑洞時，會坍縮入黑洞內部密度趨於無限的「奇點」（singularity），受引力影響，這些瀰散物質會在黑洞周圍形成一個「吸積盤」，它們的明亮襯托會給黑洞留下一個圓形的暗影，而處於明暗之間的時空區隔界線便是「事件視界」。
1978年，法國天文學家盧米涅模擬出了黑洞「事件視界」的第一幅圖像，在這之後，人類在《星際迷航》、《星際穿越》等無數影視作品中對這一神秘天體進行了無限的想象。2015年，人類首次探測到了產生自雙黑洞的引力波信號，在開創了天文學新紀元的同時，也讓人迫不及待地想看到黑洞的真容。
電影《星際穿越》中的黑洞 圖片來源：Wired根據質量，天文學家將宇宙中的黑洞分為三類：恆星級質量黑洞（幾十倍至上百倍太陽質量）、超大質量黑洞（幾百萬倍太陽質量以上）和介於兩者之間的中等質量黑洞。天文學家認為，所有星系的中心都存在着超大質量黑洞，銀河系也不例外——人馬座A*便位於距離地球2.6萬光年的銀河系中央，是已知離地球最近的超大質量黑洞，也是我們的最佳觀測目標。
但這個「最近」的黑洞離地球仍十分遙遠。從地球上看，人馬座A*大概與月球上的一個橘子一樣大，由於衍射現象，我們能看到的最小物體是有限制的，想看到的東西越小，需要的望遠鏡就越大，如果想看到人馬座A*，我們需要的望遠鏡要和地球一樣大。
人馬座A*超大質量黑洞X射線耀斑 圖片來源：NASA這可能嗎？科學家用「事件視界望遠鏡」給出了肯定的答案。
當然，建造一個和地球一樣大的望遠鏡是不可能的，但通過「甚長基線干涉技術（Very Long Baseline Interferometry，VLBI）」，我們可以將世界各地的望遠鏡連接起來，構建一個口徑等同於地球直徑的「虛擬」望遠鏡，每一個望遠鏡通過原子鍾准確相連，同時啟動，就可以還原數萬光年以外，一個未知天體在某一時刻的真實容貌。
2006年，「事件視界望遠鏡」啟動並記錄下了第一組天文數據，當時，有三座望遠鏡使用VLBI技術進行連線觀測。隨着科學目標、技術計畫和組織架構的確立，「事件視界望遠鏡」項目如今已發展為一個來自12個國家的30多所大學、天文觀測站等研究單位與政府機構參與的國際合作組織。
2017年4月，來自全球30多個研究所的200多位科學家利用分佈於美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極的8個射電望遠鏡（單鏡及陣列），正式開始勾勒人馬座A*的模樣。同時被觀測的還有距離地球5500萬光年、位於室女A星系的M87黑洞。M87估計擁有64億倍太陽質量，因此從地球上看只比人馬座A*小一些。
「事件視界望遠鏡」不過，給黑洞「拍照片」不易，「洗照片」更不易。
經粗略計算，一次普通的五天觀測期間，每座望遠鏡會收集900TB的數據，可裝滿1000至2000個硬盤，所有望遠鏡產生的數據達7PB（約7200TB）。為運送如此龐大的數據，該項目啟用了最直接的傳輸方法——飛機空運。所有硬盤都運至美國馬薩諸塞州的麻省理工學院海斯塔克天文台，以及德國波恩的馬克斯·普朗克電波天文研究所，交給超級計算機集成處理。
「洗照片」難就難在如何將這8隻「眼睛」看到的景象合為一張圖像。我們可以將地球大小的望遠鏡想象成一顆巨大的迪斯科球，每一面鏡子收集光線，就可以組合成一幅完整的圖像。但由於目前通過VLBI技術接入的望遠鏡數量有限，「事件視界望遠鏡」只相當於一顆由數面鏡子組成的迪斯科球，必須通過縝密的算法填滿空缺的部分，才有可能合成一張黑洞的圖像。
地球大小的望遠鏡可想象成一顆巨大的迪斯科球 圖片來源：TED好在，隨着地球的持續旋轉，每一面鏡子都會改變位置，收集到新的信息。或許，今晚我們得到的第一張黑洞照片不會像《星際穿越》里的那樣清晰與璀璨，但它無疑將在廣義相對論提出100多年後的今天，讓人類向着探索宇宙奧秘又更進了一步。
來源：界面天下
