在科学史上,有几幅影像——比如旅行者1号拍摄的“淡蓝点”,或阿波罗8号拍摄的“地出”——既引发了公众的想象,也让科学家得以洞察宇宙的运行方式。
事件视界望远镜项目的研究人员(EHT)刚刚公布了最新成果。
这幅影像是有史以来首张黑洞影像,注定会跻身标志性影像的精选之列:它不仅能告诉天文学家和物理学家,在最极端的条件下引力和广义相对论如何运作,还呈现了EHT项目主任谢泼德·多尔曼所说的“通往我们宇宙的一扇单向门”。
“这是一次真正的突破,”多尔曼说。他是哈佛-史密森尼天体物理中心(CfA)的高级研究员。“我认为,这幅影像可以与那些影像并列,因为我们看到了某种从未想过能看到的东西。”
爱因斯坦的广义相对论首次暗示黑洞可能存在,至今已逾一个世纪。这些密度高得难以想象的空间区域,仍不断激发公众的想象,在无数电影、电视节目和科幻小说中出现。
多尔曼认为,其中一个原因是,黑洞长期以来一直笼罩在神秘之中。
“爱因斯坦本人其实也不确定黑洞是否存在,”他说。“事实是,我们会被自己不理解的事物吸引,因为我们渴望了解更多。它们令人恐惧,但我们又无法移开目光。
“它们之所以令人恐惧,这幅影像之所以重要,是因为当你看向黑洞中心时,会意识到我们一直在理论上推测这些怪物存在于那里,而如今我们知道它们确实存在——更重要的是,现在我们看到了它们,”他接着说。“这是宇宙中唯一一处宇宙本身打了个无法解开的结的地方。理论上,宇宙中的其他地方你都能回来,唯独那里不行。”
“自20世纪70年代以来,天文学家已经探测到许多黑洞,但每次都只是间接探测,”查尔斯·阿尔科克补充道。他是唐纳德·H·门泽尔天体物理学教授兼CfA主任。“这是我们首次获得黑洞本身的影像。这是对一个多世纪理论研究的非凡证实。”
多尔曼说,第一次看到这幅影像时,“感觉真是令人振奋”。
他回忆说,多年前在麻省理工学院海斯塔克天文台工作时,他曾是地球上最早看到银河系中心黑洞初步迹象的人之一。
这是我们首次获得黑洞本身的影像。这是对一个多世纪理论研究的非凡证实。
查尔斯·阿尔科克,CfA主任
“我开始看到这些非常微弱的探测信号,”他说,“于是我做了一些分析来改进数据,突然间,这些信号就显现出来了。那一刻,全世界只有一个人——我——知道刚刚发生了什么。那真是太不可思议了。”
他补充说,那一刻也开启了EHT的现代时期。“因为我们一旦知道那里确实有东西,”他说,“就可以放手去做,准备开始建造一个地球大小的阵列来为它成像。”
团队是在去年5月取得突破的。
“我们在这里的黑洞计划中心开了一场会议,学生和博士后拿了一些数据来给我看,”多尔曼说。他所指的是哈佛大学研究这一现象的跨学科中心。“我们能在这些数据中看到明显的特征……大家都盯着它看,说:‘哇。’那天晚上我工作到很晚,建立模型来估算我们所看到的东西有多大。那时我知道,我们发现了非常、非常有意思的东西。”
约瑟夫·佩莱格里诺大学教授彼得·盖里森认为,这幅影像类似于原子的发现:原子是构成所有物质的基本单元,而这一发现表明,原子并非只是理论上的奇特设想。
“20世纪初,理论学家在许多方面都需要原子,”盖里森说。“当C.T.R.威尔逊展示原子穿过水蒸气时留下的轨迹后,人们突然清楚地看到,原子是真实存在的,并非只是有用的虚构。”
他接着说,如今,“从数学、物理学到天文学和哲学,吸引着许多人的科学对象就是黑洞。理论再次预言了它的存在。现在,黑洞首次变得可见,以一种真实的方式呈现在我们眼前。10个月前,我第一次看到它在电脑屏幕上逐渐成形时,惊得目瞪口呆。现在依然如此。它就在那儿,就在那儿,是可以想象的最极端的时空扭曲,质量相当于太阳的60亿倍,距离我们5300万光年。我们看得见它。”
多尔曼说,归根结底,这项发现的重要性不仅在于它是科学史上的首次突破,也在于它是一座路标、一个转折点,揭示了研究宇宙的新途径。
“这为研究打开了一扇新窗口,”他说。“我们如今正进入黑洞精密观测的时代,观测尺度达到视界大小。此前我们从未做到这一点,因此现在能够提出许多以前甚至无法想象的问题。我们可以开始厘清黑洞边界处的物理过程。因此,[其意义]既在于我们所看到的,也在于它为未来带来的希望。”


