長江日?qǐng)?bào)融媒體4月10日訊（記者楊佳峰 通訊員王瀟瀟）“這次是直接觀測(cè)圖像，類似超級(jí)相機(jī)拍攝，回來洗照片。”10日上午，參與觀測(cè)超級(jí)黑洞的團(tuán)隊(duì)成員之一的華中科技大學(xué)物理學(xué)院教授吳慶文接受長江日?qǐng)?bào)專訪時(shí)表示，這次觀測(cè)超級(jí)黑洞，不是模擬更不是想象，而是真實(shí)的圖片。
　　吳慶文教授說，黑洞就是一臺(tái)超級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅吞噬物質(zhì)還向宇宙空間以接近光速拋射物質(zhì)，他們課題組前期一直在進(jìn)行研究?！斑@次工作主要分為觀測(cè)、數(shù)據(jù)處理、理論分析等。全球有200人參與，中國團(tuán)隊(duì)十余個(gè)成員，參與了上述不同方向。 我主要參與了一些理論分析。”


　　黑洞模擬圖 吳慶文供圖
　　為何能拍攝到黑洞圖片
　　為何能觀測(cè)到黑洞的圖像？吳慶文教授解釋，黑洞就是一個(gè)時(shí)空漩渦，是彎曲的空間和彎曲的時(shí)間構(gòu)成的，別無其他（看似古怪、高深、晦澀難懂的事實(shí)）。黑洞存在一個(gè)視界，視界內(nèi)部時(shí)空高度扭曲，連光都無法逃脫，一切物質(zhì)掉入視界范圍，它就會(huì)消失得無影無蹤，奔向奇點(diǎn)，因此像一個(gè)無底洞，即我們說的“黑洞”?；ɑㄊ澜?、愛恨情仇、金銀財(cái)寶進(jìn)入黑洞就只剩下質(zhì)量、自旋和電荷三種信息（所謂‘三毛’定理）。雖然黑洞不發(fā)光，但其具有強(qiáng)大的引力，可以將周圍的物質(zhì)吸引過來，形成繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的吸積盤，由于吸積盤不同半徑處轉(zhuǎn)動(dòng)速度不同導(dǎo)致摩擦升溫，把吸積物質(zhì)的引力變成輻射，從而被我們觀測(cè)到。
　　吳慶文教授透露，關(guān)于本次公布的這個(gè)黑洞照片，他和研究生馮建超博士過去幾年進(jìn)行了系列研究，對(duì)黑洞吞噬物質(zhì)過程、黑洞自旋等重要信息做了較好限定，提出這次視界望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的黑洞圖像應(yīng)該是來自黑洞吞噬的物質(zhì)，而非相對(duì)論性噴流。此外，還發(fā)現(xiàn)這個(gè)巨型黑洞很有可能是高速自轉(zhuǎn)的。這次拍攝的黑洞照片，較好地支持了我們前面的研究結(jié)果?！拔覀冞€在天文方面國際頂級(jí)雜志上，對(duì)黑洞照片進(jìn)行了理論計(jì)算?！?br /> 　　“真是拍照不易，洗照片更難?！眳菓c文教授說，在觀測(cè)成功以后，由于甚長基線干涉陣數(shù)據(jù)處理相對(duì)較為復(fù)雜，而且涉及站點(diǎn)很多，每晚的數(shù)據(jù)量達(dá)2PB（1PB=1000TB=1000000GB），這和歐洲大型對(duì)撞機(jī)一年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)差不多。為了保證準(zhǔn)確性，觀測(cè)數(shù)據(jù)用三種完全獨(dú)立的流程以及多個(gè)獨(dú)立小組進(jìn)行處理，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。全球望遠(yuǎn)鏡組網(wǎng)觀測(cè)這個(gè)黑洞，每年時(shí)間窗口只有10來天，2017年就是4月4日~15日左右，非常難得。這些望遠(yuǎn)鏡，必須把數(shù)據(jù)寄到一個(gè)地方進(jìn)行綜合處理，然后才能分析。 而且處理過程非常復(fù)雜，要不同獨(dú)立小組，結(jié)果幾乎相同才會(huì)向外發(fā)布，因此非常耗時(shí)。
　　最早的黑洞圖片是模擬圖
　　“這是一個(gè)模擬圖，但很像真的。 其中中心陰影就是黑洞的暗影，那個(gè)亮環(huán)就是黑洞周圍等離子體發(fā)的光?！眳菓c文教授說，“人類首張黑洞照片”是在2016年發(fā)現(xiàn)引力波之后人們尋找到了愛因斯坦廣義相對(duì)論最后一塊缺失的拼圖。這次望遠(yuǎn)鏡分辨率比著名的哈勃望遠(yuǎn)鏡分辨率提高了2000倍以上，可以分辨40萬公里以外月球上一個(gè)乒乓球大小。
　　中國第一顆X射線衛(wèi)星-慧眼已經(jīng)在天上搜尋黑洞等高能天體，和繼任者-中科院啟動(dòng)了增強(qiáng)型X射線時(shí)變與偏振天文臺(tái)也將于2025年左右發(fā)射，這個(gè)繼任者很多性能都達(dá)到了國際領(lǐng)先，因此也將會(huì)將黑洞相關(guān)研究推向新的高潮。
　　中國天琴計(jì)劃是未來20年搜索黑洞利器
　　“天琴計(jì)劃將是未來20年左右搜索黑洞利器。”吳慶文教授介紹，天琴空間引力波探測(cè)器計(jì)劃在2030-2035年間發(fā)射，在10萬公里高度的地球軌道上部署三顆繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，組成臂長17萬公里的等邊三角形，組成空間引力波探測(cè)器。天琴引力波探測(cè)器將可以探測(cè)到宇宙誕生初期第一代恒星或氣體云塌縮形成的雙大黑洞合并產(chǎn)生的引力波，這將有利于我們理解宇宙早期種子黑洞 、黑洞的增長歷史以及星系演化等重大天文與物理學(xué)問題。


　　天琴空間引力波探測(cè)器計(jì)劃在2030-2035年間發(fā)射，在10萬公里高度的地球軌道上部署三顆繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，組成臂長17萬公里的等邊三角形，組成空間引力波探測(cè)器。吳慶文供圖
　　此外， 一個(gè)大黑洞俘獲星系中心的一個(gè)致密天體（如恒星級(jí)黑洞、中子星、白矮星等）產(chǎn)生的引力波也在天琴等空間引力波探測(cè)范圍內(nèi)（所謂的‘極端質(zhì)量比旋進(jìn)系統(tǒng)’），如果大黑洞吞噬中子星或白矮星，如果這些小的致密天體被潮汐瓦解，我們將不僅能看到引力波信號(hào)，同時(shí)也可能看到電磁信號(hào)。因此，天琴等空間引力波計(jì)劃必將成為下一個(gè)20年探測(cè)宇宙黑洞的利器，特別是將可能會(huì)搜尋到大量的中等質(zhì)量黑洞，將會(huì)對(duì)綠化黑洞沙漠起到關(guān)鍵作用。同時(shí)還會(huì)在檢驗(yàn)黑洞“無毛”定理和修改的引力理論、利用黑洞研究宇宙學(xué)等方面發(fā)揮極其重要的作用。


　　吳慶文 圖片來自華科物理學(xué)院官網(wǎng)
　　對(duì)話吳慶文教授
　　記者：關(guān)于黑洞是天文觀測(cè)還是數(shù)字模型？現(xiàn)有的圖片是制作而成的嗎？
　　吳慶文：這次是直接觀測(cè)圖像，類似超級(jí)相機(jī)拍攝，回來洗照片。
　　記者：如果是數(shù)據(jù)分析，我們?cè)趺聪嘈胚@些數(shù)據(jù)？
　　吳慶文：甚長基線干涉技術(shù)，在上世紀(jì)70年代獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，是非常成熟的技術(shù)，中國的甚長基線觀測(cè)網(wǎng)在我國探月工程中也廣泛使用。這次數(shù)據(jù)處理是在毫米波段的望遠(yuǎn)鏡陣列，數(shù)據(jù)處理比以前更為復(fù)雜，為了保證準(zhǔn)確性，觀測(cè)數(shù)據(jù)用三種完全獨(dú)立的流程以及多個(gè)獨(dú)立小組進(jìn)行處理，直到大家結(jié)果相同，才會(huì)發(fā)布，因此時(shí)間有些長。
　　記者：黑洞是真實(shí)存在，還是一種科學(xué)結(jié)論？
　　吳慶文：黑洞的存在，科學(xué)家已經(jīng)比較確信了，已經(jīng)有非常多的間接觀測(cè)證據(jù)，只不過這次是直接觀測(cè)到了?，F(xiàn)在基本認(rèn)為每個(gè)星系中心都存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞（百萬-百億太陽質(zhì)量），每個(gè)星系中還存在數(shù)億個(gè)恒星級(jí)黑洞（3-100太陽質(zhì)量）。2016年引力波的發(fā)現(xiàn)，是恒星級(jí)黑洞存在的非常好的證據(jù)。這次又看到了宇宙中超大質(zhì)量黑洞存在的證據(jù)，因此人們?cè)絹碓讲粦岩伤恼鎸?shí)性了。
　　記者：為什么照片到今天才公布？
　　吳慶文： 如前所述，黑洞數(shù)據(jù)量太大，處理復(fù)雜，需要很多團(tuán)隊(duì)合作，相互獨(dú)立確認(rèn)結(jié)果的正確性，這也是國際慣例，任何科學(xué)結(jié)果，最好都通過多個(gè)不同小組獨(dú)立處理，得到一樣的結(jié)果，才認(rèn)為是可信的。
　　記者：為什么需要那么多人、那么多國家參與？
　　吳慶文：視界望遠(yuǎn)鏡，涉及全球近10架毫米波望遠(yuǎn)鏡，屬于不同國家和地區(qū)，要協(xié)同合作才能保證同時(shí)觀測(cè)，因此需要多國眾多研究所和科學(xué)家共同參與完成。
　　記者：華中科技大學(xué)在其中做了哪些工作？中國又有哪些貢獻(xiàn)？
　　吳慶文： 中國科學(xué)團(tuán)隊(duì)主要包括中科院上海天文臺(tái)、云南天文臺(tái)、中科院高能所、北京大學(xué)、華中科技大學(xué)、南京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等10余位科學(xué)家參與，其中在觀測(cè)、數(shù)據(jù)處理和理論分析等方面都有貢獻(xiàn)。 華科團(tuán)隊(duì)參與了理論分析。
　　吳慶文簡介：1978年出生，博士，教授，博士生導(dǎo)師。2012年獲得華中科技大學(xué)－學(xué)術(shù)新人獎(jiǎng)，2013年獲得教育部－新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃，2016年獲得中國自然科學(xué)基金委－優(yōu)秀青年科學(xué)基金。目前是國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)會(huì)員（IAU），中國天文學(xué)會(huì)理事、湖北省天文學(xué)會(huì)副理事長。
　　【編輯：付豪】