国际射电望远镜网络拍摄了有史以来第一张黑洞阴影的特写图像，科学家们（4 月 10 日）。这项名为“事件视界望远镜”的合作证实了数十年来对光在这些黑暗天体周围的行为方式的预测，并为黑洞天文学的新时代奠定了基础。
埃默里大学天体物理学家兼黑洞研究员艾琳·邦宁（Erin Bonning）没有参与成像工作，她说：“从零到令人惊叹的尺度，真是太神奇了。”
“也就是说，这正是我所期望的，”她告诉《生活科学》。
这一消息提前大约一周半就被预告了，它既令人难以置信地令人兴奋，又几乎完全没有令人惊讶的细节或新物理。物理并没有崩溃。黑洞的意外特征并未被揭示。图像本身几乎是完美的匹配我们在科学和流行文化中经常看到的黑洞。最大的区别是它更加模糊。 []
然而，邦宁说，还有几个与黑洞有关的重要问题尚未解决。
黑洞如何产生巨大的热而快速的物质射流？
所有超大质量黑洞都有能力吞噬附近的物质，吸收其事件视界之外的大部分物质，并以接近光速的速度将剩余物质吐入太空，天体物理学家称之为“炽热的塔””。
处女座 A 中心的黑洞（也称为梅西耶 87）因其令人印象深刻的喷流、向整个太空喷射物质和辐射而臭名昭著。它的相对论性喷流非常巨大，可以完全逃离周围的星系。
物理学家知道这种情况是如何发生的：当物质落入黑洞的引力井时，它会加速到极快的速度，然后其中一些物质会在保持惯性的情况下逃脱。但科学家们对于这种情况如何发生的细节存在分歧。该图像和相关论文尚未提供任何细节。
邦宁说，要弄清楚这一点，就需要将事件视界望远镜的观测结果（覆盖相当小的空间）与相对论喷流的更大图像联系起来。
她说，虽然物理学家还没有答案，但答案很有可能很快就会到来——尤其是当合作产生了第二个目标的图像时：位于我们银河系中心的超大质量黑洞人马座 A*，它不会产生像处女座 A 那样的喷流。她说，比较这两张图片可能会让人看得更清楚。
广义相对论和量子力学如何结合在一起？
每当物理学家聚在一起讨论一个真正令人兴奋的新发现时，你就会听到有人建议它可能有助于解释“量子引力”。
这是因为量子引力是物理学中最大的未知数。大约一个世纪以来，物理学家一直在使用两组不同的规则：广义相对论，它涵盖了非常大的事物，例如， 和，涵盖非常小的事情。问题是，这两本规则手册直接相互矛盾。量子力学无法解释引力，相对论也无法解释量子行为。
有一天，物理学家希望通过一个大统一理论将两者联系在一起，可能涉及某种量子引力。
在今天宣布之前，有人猜测它可能会在这个主题上取得一些突破。 （如果广义相对论的预测没有在图像中得到证实，那么事情就会向前推进。）在美国国家科学基金会的新闻发布会上，加拿大滑铁卢大学的物理学家、该项目的合作者艾弗里·布罗德里克（Avery Broderick）表示，这些答案可能即将到来。
但博宁对这种说法表示怀疑。邦宁说，从广义相对论的角度来看，这张图像完全不足为奇，因此它没有提供可能缩小这两个领域之间差距的新物理学。
不过，她说，人们希望从这种观察中得到答案并不疯狂，因为黑洞阴影的边缘将相对论力带入微小的量子大小的空间。
“我们预计会在非常非常接近事件视界的地方看到量子引力，或者在早期宇宙非常非常早期（当一切都被挤进一个微小的空间时），”她说。
但她说，在视界望远镜的分辨率仍然模糊的情况下，即使计划进行升级，我们也不太可能发现这些效应。
史蒂芬·霍金的理论和爱因斯坦的理论一样正确吗？
物理学家史蒂芬·霍金早期职业生涯对物理学最伟大的贡献是““——黑洞实际上并不是黑色的，而是随着时间的推移发出少量的辐射。这个结果非常重要，因为它表明一旦黑洞停止生长，它就会因为能量损失而开始非常缓慢地收缩。
但事件视界望远镜并没有证实或否认这一理论，博宁说，这并不是任何人所期望的。
她说，与处女座 A 中的巨型黑洞相比，它们仅发出极少量的霍金辐射。虽然我们最先进的仪器现在可以探测到事件视界的明亮光线，但它们几乎不可能分辨出超大质量黑洞表面的超暗光。
她说，这些结果很可能来自最小的黑洞——理论上，寿命短暂的物体是如此之小，以至于你可以包围它们的整个事件视界。由于有机会进行近距离观察，并且与它们的整体尺寸相比，可以获得更多的辐射，人类最终可能会弄清楚如何产生或找到一种辐射并检测其辐射。
那么我们实际上从这张图片中学到了什么？
首先，物理学家再次认识到爱因斯坦是对的。在事件视界望远镜所能看到的范围内，阴影的边缘是一个完美的圆形，正如 20 世纪研究爱因斯坦广义相对论方程的物理学家所预测的那样。
鲍宁说：“我认为，当另一项广义相对论测试通过时，任何人都不应该感到惊讶。” “如果他们走上舞台并说广义相对论已经失效，我就会从椅子上摔下来。”
她说，具有更直接、更实际意义的结果是，这张图像使科学家能够精确测量这个超大质量黑洞的质量，该黑洞位于室女座 A 星系的中心，距离 5500 万光年。它的质量是太阳的 65 亿倍。
邦宁说，这是一件大事，因为它可能会改变物理学家衡量其他更遥远或更小星系中心超大质量黑洞的方式。
现在，物理学家对位于宇宙中心的超大质量黑洞的质量有了相当精确的测量。邦宁说，因为他们可以观察它的引力如何移动邻近的单个恒星。
但在其他星系中，我们的望远镜无法看到单个恒星的运动，她说。因此，物理学家陷入了更粗略的测量：黑洞的质量如何影响来自星系中不同恒星层的光，或者它的质量如何影响来自星系中不同层自由漂浮气体的光。
但她说，这些计算并不完美。
“你必须对一个非常复杂的系统进行建模，”她说。
这两种方法最终在物理学家观察到的每个星系中产生了略有不同的结果。但至少对于处女座A的黑洞，我们现在知道一种方法是正确的。
阿姆斯特丹大学天体物理学家、该项目的合作者塞拉·马尔科夫 (Sera Markoff) 在新闻发布会上表示：“我们对 65 亿太阳质量的测定最终落在了[来自恒星的光]的更重质量测定之上。”
邦宁说，这并不意味着物理学家会大量采用这种测量黑洞质量的方法。但它确实为完善未来的计算提供了重要的数据点。
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