新安晚报 安徽网 大皖新闻讯 2019年人类首张黑洞照片公布，2022年5月12日，又一项来自事件视界望远镜（EHT）关于银河系中心的突破性成果重磅来袭。北京时间2022年5月12日晚9点，事件视界望远镜（EHT）合作组织正式发布了银河系中心黑洞人马座A*（Sgr A*）的首张照片。这是EHT合作组织继2019年发布人类第一张黑洞照片，捕获了位于更遥远星系M87中央黑洞之后的又一重大突破。
银河系中心黑洞首张照片发布！
记者了解到，EHT 合作组的成员来自于世界各地，分布于东亚，南非，欧洲和南北美洲各地的 21 个国家和地区。在中国大陆境内参与的17位学者中，来自中国科学技术大学天文学系教授袁业飞参与了此次人马座A（银河系中心）的黑洞照片的理论分析。当天发布会后，他接受了新安晚报、安徽网、大皖客户端记者的采访，并透露在不久的将来科学家将能拍摄到实时动态的银心黑洞的电影。
问题一
背景：北京时间2019年4月10日晚上9点整，由全球多国科研人员合作的“事件视界望远镜”（EHT）项目的第一项重大成果——人类首张黑洞照片已在全球同步新鲜出炉。该黑洞图像揭示了室女座星系团中超大质量星系Messier 87中心的黑洞。该黑洞距离地球5500万光年，质量为太阳的65亿倍。
问：自2019年全球首张M87中心黑洞照片公布，时隔三年，人马座A*（银河系中心超大质量黑洞）成为EHT 团队发布的第二个黑洞图像，“甜甜圈”的造型让它们看起来相像，对于科学家来说，它们区别在哪里？
银河系中心黑洞与M87中心黑洞的对比。
答：银河系中心黑洞照片和M87中心黑洞照片看起来的确差不多，都像甜甜圈。但实际上它们差别是非常大的：首先它们质量不一样，银心黑洞质量约为四百万太阳质量，比M87中心黑洞轻了1500多倍；另外，因为银心黑洞质量小，因此黑洞尺度也小，黑洞视界附近的气体围绕黑洞转一圈只需要几分钟-最多半个小时，而气体围绕M87中心黑洞转一圈则需要5天，甚至一个月，取决于黑洞转得有多快；最后，两个黑洞吞噬周围的气体很不一样。相对于同样的重量，银心黑洞吞噬周围的气体量要比M87中心黑洞少1000多倍。
为什么差别这么大的两个黑洞它们的射电图像看起来差不多呢？这说明黑洞周围的气体运动情况和射电辐射完全是由广义相对论所支配。结果导致落入黑洞周围的气体温度基本相同，且都以接近光速围绕黑洞运动，特别是在黑洞视界附近，时空的相对弯曲程度是差不多。
问题二
背景：黑洞是引力极强的时空区域，任何东西，甚至光（电磁波），都无法逃逸。因为光无法逃逸，我们称之为“黑”，因为物质无法逃逸，我们称之为“洞”。黑洞形成最简单的方式是在年老的、大质量恒星塌缩过程中形成，期间伴随超新星爆发。如果恒星的质量足够大，至少有几十倍太阳质量，恒星的残余部分就会坍缩成一个黑洞。
问：作为人类所居星系——银河系中心黑洞照片，如何认识这次通过图像捕捉到它的价值（以及会影响地球吗）？这些观测是否会改变人类目前的广义相对论时空观？
答：天文学家通过观测围绕银河系中心公转的恒星的运动情况，证明银河心中心存在一个比太阳质量大四百万倍的暗天体，间接证明了银心中心存在一个超大质量黑洞，这一成果已经分享了2020年的诺贝尔物理奖。最靠近银心的恒星的轨道半径大约是银心黑洞视界半径的1000多倍，也就是说，通过监测围绕银河心中心恒星的运动，我们知道有一个比太阳质量大四百万倍的致密天体存在于恒星的轨道半径之内，还无法排除它不是黑洞的可能性。现在，通过拍摄银心黑洞照片，我们可以确认，这个致密天体都集中黑洞视界之内！根据广义相对论，它只可能是黑洞，也就是我们一锤定音，直接证明银心存在一个超大质量黑洞。
银心黑洞离地球距离大概有2万7千光年，特别是由于银心黑洞周围的气体可能已经被它吞噬得差不多了，因此黑洞吞噬周围的气体很少，导致它发出的从射电到伽玛辐射不是很强，对地球的影响微乎其微。另外，这次观测与广义相对论完全相符，没有改变广义相对论时空观。
问题三
背景：科学家能拍摄到黑洞的“阴影”，却不能直接拍摄到黑洞本身。与生活中使用照相机拍照不同，拍摄黑洞图像需要用到去卷积化等先进的处理技术。对黑洞事件视界尺度直接成像是 EHT 合作组的主要目标。而在此之前，科学家需要通过理论预言把图像给模拟出来。
银河系中心黑洞的首张照片是这样做成的-EHT合作组。
问：早在2009年，您就对银河系中心黑洞照片做出预言，能否介绍下这个过程？预言的照片与这次通过射电望远镜得到的黑洞照片是吻合的吗？
答：2005年，上海天文台的沈志强研究员发表了银心黑洞在3.5毫米的观测结果。那次观测因为观测波长比较长，而且参加联网观测的望远镜不多，没有对黑洞成像，但结果已表明银心黑洞的质量都集中在10几倍黑洞视界大之内。2009年，我与沈志强、曹新伍研究员以及黄磊博士在理论上对银心黑洞照片进行建模，在此基础上，对沈志强研究员等在3.5毫米波段的观测结果进行了分析，得到银心黑洞转动比较快，或者它相当于地球的倾角比较大。我们还进一步预测了银河系中心黑洞在1.3毫米的照片，也就是这次观测的图像。我们的理论结果基本上和这次的观测结果是一致的。
问题四
背景： EHT 合作组的成员来自于世界各地，13 个核心参与机构，科研工作者分别来自于 120 个不同单位，分布于东亚，南非，欧洲和南北美洲各地的 21 个国家和地区。其中中国大陆境内学者 16 人。此外，EHT 也是一个由多个望远镜组成的观测网，在未来的计划里，有更多的望远镜来扩展 EHT 观测阵。
问：中国科学家在这一项目上还在从事哪些研究？未来是否有中国的望远镜加入观测？
答：短期，中国天文学家继续加入黑洞视界望远镜国际合作。目前上海天文台沈志强台长正在推动建设中国自己的亚毫米射电望远镜，将来通过加入VLBI 观测网（VLBI是“甚长基线干涉测量技术（very long baseline interferometry）”的缩写，这一技术能将位于不同地点的多个射电望远镜联合起来，达到一架超大望远镜的观测效果），以期参与到对银心黑洞Sgr A*的24小时不间断的接力观测中。
2020年成图工作组其中一次讨论会集体照。成图工作组经常要讨论。（第一排，第二位为袁业飞教授）
问题五
背景：作为一个科学合作组，EHT 的科研目标不仅在于证明黑洞的存在，更要了解更多黑洞相关的物理性质，以及气体被吞噬的过程。EHT连续在 2018，2021 和 2022 年观测了人马座A*、M87*和其他星系的黑洞，并且在接下来的几年里也会进行新的观测。
问：这是否意味着，银河黑洞之后还会更多的其他黑洞照片或视频可以期待？您还将如何深度参与这一过程？
答：我们期待在不久的将来能拍摄到银心黑洞，甚至M87中心黑洞的电影。这次的数据分析已经表明，银心黑洞的照片其实是变化的，但是目前我们还不能完全将黑洞“电影”解析出来。黑洞视界望远镜目前还只能对银心黑洞和M87中心黑洞照片拍照，虽然不能对其他的超大质量黑洞拍照，但我们可以对这些黑洞内区的喷流等更大的结构进行成像观测。
我将继续发挥自己在黑洞天体物理方面研究特长，通过对黑洞周围的气体动力学和辐射理论研究，并结合事件视界望远镜的观测结果，对黑洞基本参数进行测量以及对黑洞周围的气体运动情况进行限制。
新安晚报 安徽网 大皖新闻首席记者 陈牧（图片由中科院上海天文台提供）
编辑 张大为
