第一张银河系中心黑洞照片发布。 中国科学技术大学教授参与黑洞照片理论分析。

新安晚报安徽网大万新闻2019年发布首张人类黑洞照片。2022年5月12日，事件视界望远镜（EHT）关于银河系中心的又一突破性成果来了。 北京时间2022年5月12日晚上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。 这是继2019年EHT合作发布人类首张黑洞照片、捕捉到位于更遥远星系M87中心的黑洞之后的又一重大突破。

首张银河系中心黑洞照片发布！

记者了解到，EHT合作团成员来自世界各地，分布在东亚、南非、欧洲、南北美洲等21个国家和地区。 中国大陆17位参会学者中，中国科学技术大学天文系教授袁野飞参与了人马座A（银河系中心）黑洞照片的理论分析。 当天发布会结束后，他接受了新安晚报、安徽网、大湾客户端记者采访，透露在不久的将来，科学家将能够拍摄到银心的实时动态电影黑洞。

问题一

背景：北京时间2019年4月10日晚上9点，全球多国研究人员合作的“事件视界望远镜”（EHT）项目的第一个重大成果——人类首张黑洞照片发布全球同步上映。 。 这张黑洞图像揭示了室女座星系团中超大质量星系梅西耶 87 中心的黑洞。 该黑洞距离地球5500万光年，质量是太阳的65亿倍。

问：自2019年发布全球首张M87中心黑洞照片以来，三年后，人马座A*（银河系中心超大质量黑洞）成为M87中心发布的第二张黑洞照片EHT 团队。 “甜甜圈”形状使它们看起来很好。 它们看起来很相似，但是对于科学家来说，它们之间有什么区别呢？

银河系中心黑洞与M87中心黑洞的对比。

答：银河系中心黑洞的照片和M87中心黑洞的照片确实很相似，都像甜甜圈。 但实际上，它们有很大不同：首先，它们的质量不同。 银河系中心黑洞的质量约为400万个太阳质量，比M87中心黑洞轻1500多倍。 另外，由于银河系中心的黑洞质量较小，因此黑洞的尺寸也较小。 黑洞事件视界附近的气体绕黑洞运行只需要几分钟，最多半小时，而M87中心黑洞的气体则需要5天甚至一个月的时间，具体取决于关于黑洞旋转的速度； 最后，两个黑洞对周围气体的消耗也截然不同。 相对相同重量，银河系中心黑洞吞噬的周围气体量比M87中心黑洞少1000倍以上。

为什么两个如此不同的黑洞的射电图像看起来很相似？ 这表明黑洞周围的气体运动和射电辐射完全受广义相对论支配。 结果，落在黑洞周围的气体的温度基本相同，它们都以接近光速的速度绕着黑洞运动。 尤其是在黑洞事件视界附近，空间和时间的相对曲率几乎相同。

问题2

背景：黑洞是一个具有极强引力的时空区域，任何东西都无法逃脱，甚至光（电磁波）也无法逃脱。 因为光无法逃逸，所以我们称之为“黑”，因为物质无法逃逸，所以我们称之为“洞”。 黑洞形成的最简单方式是在一颗古老的大质量恒星坍塌时，伴随着超新星爆炸。 如果恒星质量足够大，至少是太阳质量的几十倍，恒星的残余物就会塌缩成黑洞。

问：作为人类居住的银河系中心黑洞的照片，您如何理解这次通过图像捕捉它的价值（以及它会对地球产生影响）吗？ 这些观察结果会改变人类目前对广义相对论中的空间和时间的看法吗？

答：天文学家通过观察绕银河系中心运行的恒星运动，证明了银河系中心存在着一个质量比太阳大400万倍的暗天体，并间接证明了存在着一个超大质量的黑色物体。银河系中心的洞。 这一成果已分享2020年诺贝尔物理学奖。 最靠近星系中心的恒星的轨道半径约为星系中心黑洞事件视界半径的1000倍。 也就是说，通过监测恒星绕银河系中心的运动，我们知道存在着一个质量比太阳大四百万倍的致密天体。 由于存在于恒星的轨道半径内，不能排除它不是黑洞的可能性。 现在，通过拍摄银河系中心黑洞的照片，我们可以确认所有这些致密物体都集中在黑洞的事件视界内！ 根据广义相对论，它只能是黑洞。 也就是说，我们说了算，直接证明了银河系中心存在超大质量黑洞。

银河系中心黑洞距地球约27000光年。 特别是由于银心黑洞周围的气体可能已经被它吞噬了，所以黑洞吞噬的周围气体非常少，导致它发出从射电到星系范围的光。 火星辐射不是很强，对地球影响很小。 此外，这一观察与广义相对论完全一致，并没有改变广义相对论的时空观。

问题三

背景：科学家可以拍摄黑洞的“影子”，但无法直接拍摄黑洞本身。 与生活中使用相机拍照不同，拍摄黑洞图像需要使用反卷积等先进处理技术。 黑洞事件视界尺度的直接成像是 EHT 合作的主要目标。 在此之前，科学家需要通过理论预测来模拟图像。

银河系中心黑洞的第一张图像就是这样拍摄的——EHT Collaboration。

问：早在2009年，您就对银河系中心黑洞照片做出了预测。 您能介绍一下这个过程吗？ 预测的照片与这次通过射电望远镜获得的黑洞照片是否一致？

答：2005年，上海天文台沈志强研究员发表了对银河系中心3.5毫米黑洞的观测结果。 由于观测波长比较长，参与联网观测的望远镜不多，因此黑洞没有成像。 然而结果表明，银心黑洞的质量集中在黑洞事件视界10倍以上的范围内。 2009年，我、沈志强、曹新武研究员、黄磊博士对银河系中心黑洞的照片进行了理论建模。 在此基础上，我分析了沈志强研究员等人在3.5毫米波段的观测结果，得到了银河系中心黑洞的旋转情况。 比较快，或者说相当于地球的倾斜角度比较大。 我们还进一步预测了银河系中心1.3毫米处黑洞的照片，也就是这次观测的图像。 我们的理论结果与这一观察结果基本一致。

问题4

背景：EHT合作组成员来自世界各地，13个核心参与机构，科研人员来自120个不同单位，分布在东亚、南非、欧洲、南北美洲21个国家和地区。 其中，中国大陆学者16人。 此外，EHT也是一个由多台望远镜组成的观测网络。 在未来的计划中，将会有更多的望远镜来扩大EHT观测阵列。

问：目前中国科学家还在该项目上开展哪些其他研究？ 未来中国的望远镜是否会参与观测？

答：短期内，中国天文学家将继续参与黑洞视界望远镜的国际合作。 上海天文台台长沈志强目前正在推动中国自己的亚毫米射电望远镜的建设。 未来，通过加入VLBI观测网络（VLBI是“甚长基线干涉测量”的缩写），这项技术可以分布在不同的地点。 该地点的多台射电望远镜联合起来，达到超大型望远镜的观测效果），以​​参与对银心黑洞Sgr A*的24小时不间断中继观测。

2020成都工作组讨论之一合影。 绘图工作组经常进行讨论。 （第一排第二位是袁野飞教授）

问题5

背景：作为一个科学合作团体，EHT的科研目标不仅是证明黑洞的存在，更是为了更多地了解与黑洞相关的物理性质以及气体被吞噬的过程。 EHT在2018年、2021年和2022年连续观测了人马座A*、M87*等星系的黑洞，未来几年还将进行新的观测。

问：这是否意味着在银河系黑洞之后，我们可以期待更多其他黑洞的照片或视频？ 您还将如何深入参与这个过程？

答：我们期待在不久的将来拍摄银河系中心黑洞，甚至M87中心黑洞。 这项数据分析已经表明，银心黑洞的照片确实发生了变化，但目前我们还无法完全分析黑洞“电影”。 黑洞事件视界望远镜目前只能拍摄银心黑洞和M87中心黑洞的照片。 虽然它无法拍摄其他超大质量黑洞的照片，但我们可以成像和观察更大的结构，例如这些黑洞内部区域的喷流。

我将继续充分发挥我在黑洞天体物理方面的研究专长。 通过对黑洞周围气体动力学和辐射理论的研究，结合事件视界望远镜的观测结果，测量黑洞的基本参数，并对黑洞周围气体的运动进行研究。 限制。

新安晚报安徽网大宛新闻首席记者 陈牧（图片由中国科学院上海天文台提供）

张大伟编辑