首张黑洞照片制作项目负责人：未来十年的目标是给黑洞拍视频

时间：2019-11-05 10:03:30 来源：作者：cdf520

尽管2019年还没有结束，但要说起今年重大的科学发现，人类首张黑洞照片的发布，必须是上榜的发现。
今年4月份，全球多地联合发布了人类首张黑洞照片。人类首次“拍”到了5500万光年之外，位于遥远的M87星系中央，质量约为太阳的65亿倍的黑洞照片。
第一次看到这张照片时，它符合你对黑洞的想象吗？许多人开始调侃它的样子，大开脑洞。那么对于参与黑洞照片制作的人来说，对这张照片的第一印象如何，符合他们对黑洞的期待吗？
“有意思的是，我们第一次发布这张照片的时候，感觉也没什么，就是一张很酷的照片而已。但发布会结束后，我们发现地球上所有新闻机构的封面都是这张照片，然后我们开始担心了。它的影响如此巨大，而我们为它工作了很长的时间，过程中完全不知道自己最终能否成功。”在2020年度科学突破奖（Breakthrough Prize）的颁奖典礼上，EHT项目负责人，哈佛-史密森尼天体物理中心的谢泼德·杜勒曼（Shep Doeleman）接受澎湃新闻采访时，这么描述自己第一次见到这张照片的感受。
EHT项目也因此获得了2020年科学突破奖——基础物理学奖。
事件视界望远镜（EHT）项目组即人类首张黑洞照片的背后团队。EHT的拍摄目标之一，是位于Messier 87星系中心的超大质量黑洞，其质量相当于65亿个太阳。运用全新的算法和技术，研究团队经过艰苦的数据分析，终于呈现了这只“星系怪兽”的图像：中心黑色的黑洞剪影，被周围旋转的炽热气体环绕。
这张照片也验证了爱因斯坦引力理论对黑洞的预测：由于光线无法挣脱黑洞的引力，在黑洞周围，存在一个由光线构成、环绕中心黑色区域旋转的亮环。
在采访中，杜勒曼向澎湃新闻介绍了团队工作中的挑战和趣事，未来的研究打算，以及合作在科学研究中的作用。
下一个目标：给黑洞拍摄视频
根据爱因斯坦引力场方程的计算，如果大量物质集中于空间一点，奇点周围会形成时空扭曲的“视界”，一旦进入这个界面，连光子也无法逃逸。这个预测在1916年被提出来，不过，直到1967年，普林斯顿大学核物理学家约翰·惠勒才在一场讲座里首次使用了“黑洞”（black hole）这个词汇，并迅速流传开来。
早在2017年4月，EHT项目组就开始了对黑洞的联合观测，而技术和理论工作则开始的更早。
据杜勒曼介绍，成功捕捉到黑洞的影像，更多依靠的是天时地利人和。原因之一是团队需要升级和连接部署8个现有的射电望远镜来组成全球网络，包括ALMA、APEX、IRAM30米望远镜、JamesClerkMaxwell望远镜、大毫米波望远镜(LMT)、亚毫米波阵(SMA)、亚毫米波望远镜(SMT)和南极望远镜(SPT)。
而这些望远镜分布在各种具有挑战性的高海拔地区，包括夏威夷和墨西哥的火山、亚利桑那州的山脉、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠以及南极点。此外，用来计算院士观测数据的专用超级计算机也分布在不同的地点，分别在马普射电所和麻省理工学院海斯塔克天文台。
“这就是为什么我说第一次看到这张照片的时候，感觉很奇怪。因为所有的东西都需要结合在一起，并能同时工作。需要技术、望远镜、计算机，但更重要的，需要这个黑洞配合。我们能控制望远镜，能控制计算机，但是我们无法控制黑洞。真的感谢这个特别的黑洞，我们最终呈现了它的光圈，并证实了爱因斯坦的预测。如果它不配合，我们可能现在还在寻找。”杜勒曼说。
拍到了黑洞照片后，EHT的工作就结束了吗，下一步计划是什么？“我们拍到了一张黑洞的照片，后来我们将望远镜增加到了11台，我们刚获得新的研究资金，可以在最好的位置找到最佳的观测点。有了之前的望远镜，更多网络技术的支持和计算是能力的提升，未来我们想做的有两点。一是能拍张更好的黑洞照片，二是未来10年里能拍到黑洞视频。”杜勒曼称。
杜勒曼介绍，依靠现有的数据和计算机模型，EHT团队已经在模拟黑洞的运动影像。
黑洞照片是科学合作典范
无论是在采访中，还是获奖致辞中，以及在第二天的学术研讨会上，杜勒曼关于这次的EHT项目，提到最多的一个词就是合作。
“这张照片的问世，不是一个人的成果。要在全球范围里搭建这样的观测网，你就需要搭建一个足够大的团队。”杜勒曼说。
据了解，EHT项目共有全球20个国家和地区、60座研究机构的科学家组成的国际合作团队，通过分布在南极洲、智利、墨西哥、美国夏威夷州、美国亚利桑那州和西班牙的8台高灵敏度射电望远镜，首次拍到了黑洞照片。
在这60座研究机构中，就包括中国科学院下属的上海天文台、云南天文台等机构，以及华中科技大学、南京大学、中山大学、北京大学、中国科学院大学、台湾大学等高校。
“我们和中国的团队有很好的合作，我的一个博士后就是中国人。我知道中国在太空领域里有很多投入。未来谁会主导这个领域的合作，我不知道。但如果你问我未来中国在太空领域里会扮演什么角色，我觉得中国会在这个领域变得很专业。同样的，在建设新的望远镜上，中国也非常专业。”杜勒曼表示。