第一张超大质量图片银河系中心展示了我们如何在某种意义上观察到不可见的事物。
这幽灵般的图像是黑洞背后的发光等离子体的射电强度图，因此它是黑洞的“剪影”事件视界“——黑洞周围的球形隐形斗篷，连光都无法逃脱。
这张射电“照片”是由 200 多名科学家和工程师参与的国际合作获得的，他们连接了一些世界上最强大的射电望远镜，以有效地观测银河系中被称为 M87 的超大质量黑洞。
那么我们到底是怎么走到这一步的呢？
来自“暗星”
这是英国天文学家约翰·米歇尔他于 1783 年首次提出了“暗星”的概念，“暗星”的密度如此之大，以至于无法逃避它们的引力——即使你碰巧是一个能够以光速移动的光子。
自从有了这一开创性的见解以来，事情已经取得了长足的进步。
今年一月，天文学家发布了一张图片来自称为人马座 A* 的无线电源的发射，紧邻该区域超大质量黑洞在我们银河系的中心。
令人印象深刻的是，该图像的细节比例缩小到仅为黑洞事件视界大小的九倍。
现在，事件视界望远镜（EHT）已经成功解析了 M87 超大质量黑洞周围的事件视界，M87 是一个相对较近的星系，由于距离较远，光需要 5500 万光年才能到达我们。
科学家利用视界望远镜对 M87 星系中心的观测获得了第一张黑洞图像。图像显示，光线在黑洞周围的强烈引力作用下弯曲时形成了一个明亮的环，黑洞的质量是太阳的 65 亿倍pic.twitter.com/AymXilKhKe
- 事件视界'范围（@ehtelescope）2019 年 4 月 10 日
天文数字
天体伴随着天文数字，这个目标也不例外。
M87 黑洞的质量是太阳的 65 亿倍，而太阳本身的质量是地球质量的一百万倍的三分之一。它的视界半径约为 200 亿公里，是冥王星与太阳距离的三倍多。
然而，它距离很远，要看到这样的目标所需的令人难以置信的工程壮举类似于试图从 13,000 公里（8,000 英里）的距离观察一个 1 毫米大小的物体。
当然，这一值得诺贝尔奖的结果并非偶然的发现，而是建立在几代人的洞察力和突破基础上的测量结果。
无需观察即可预测
1900 年代初，阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein) 发展了相对论，取得了长足的进步。这些持久的方程将空间和时间联系起来，并决定了物质的运动，而物质的运动又决定了时空中的引力场和波。
不久之后，即 1916 年，天文学家卡尔·史瓦西 (Karl Schwarzschild) 和约翰内斯·德罗斯特 (Johannes Droste) 独立地认识到，爱因斯坦方程产生的解包含“数学奇点”，即体积为零、质量无穷大的不可分点。
通过研究 20 世纪 20 年代和 1930 年代的恒星演化，核物理学家得出了一个看似不可避免的结论：如果质量足够大，某些恒星将在灾难性的引力塌缩中结束其生命，从而导致奇点并形成“冰冻恒星”。
这个术语反映了爱因斯坦理论中时间的奇异相对性质。在事件视界，即围绕着这样一颗坍缩恒星的臭名昭著的不归路边界，对于外部观察者来说，时间似乎冻结了。
虽然量子力学领域的进步用同样令人困惑但有限的量子点取代了奇点的概念，但实际的表面和内部，至今仍然是一个活跃的研究领域。
虽然我们的星系可能包含数百万个约翰·米歇尔的恒星质量黑洞——我们知道其中十几个左右的下落——但它们的事件视界太小而无法观察到。
例如，如果我们的太阳塌缩成黑洞，其事件视界的半径将仅为 3 公里（1.9 英里）。但其他星系中恒星质量黑洞的碰撞是著名的检测到使用。
寻找超大质量的东西
因此，EHT 的目标与位于星系中心的超大质量黑洞有关。
黑洞这个术语实际上直到 20 世纪 60 年代中后期才开始使用，当时天文学家开始怀疑真正的大质量“暗星”为某些星系的高度活跃的核提供了动力。
关于这些特别巨大的黑洞的形成有很多理论。尽管有这个名字，黑洞是物体，而不是时空结构中的洞。
1972年，罗伯特·桑德斯和托马斯·洛温格计算得出，我们银河系的中心有一个相当于一百万个太阳质量的致密质量。
到 1978 年，华莱士萨金特和他的同事们确定附近星系 M87 的中心有一个密度为太阳质量 50 亿倍的质量。
但从那时起，这些质量稍作修改，可能只是一群密集的行星和死亡恒星。
1995年，黑洞的存在被观测证实三好诚及其同事。利用射电干涉测量法，他们在 M106 星系中心检测到了一个质量，该质量的体积非常小，只能是或很快就会成为黑洞。
如今，位于附近星系中心的大约 130 个这样的超大质量黑洞的质量可以直接根据环绕黑洞的恒星和气体的轨道速度和距离来测量，但尚未进入中央引力压实机的死亡螺旋。
尽管样本增加了，我们的银河系和M87仍然拥有从地球上看到的最大的事件视界，这就是国际团队追求这两个目标的原因。
M87 黑洞的阴影轮廓确实是一幅令人惊叹的科学图像。虽然黑洞显然可以让时间停止，但应该承认，科学的预测能力，与人类的想象力、独创性和决心相结合，也是一种非凡的自然力量。
