在歷史性地首次拍攝到黑洞圖像之后，事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）協(xié)作團(tuán)隊的研究人員并不打算就此止步。
4月10日，這個國際合作團(tuán)隊在全球多個地點(diǎn)同時宣布，他們已經(jīng)拍攝到了M87星系中心超大質(zhì)量黑洞的輪廓，這是人類歷史上第一張直接對黑洞觀測的天文影像。M87是一個巨大的橢圓星系，距離地球5500萬光年。這些輪廓線勾勒出黑洞的事件視界，這是一個時空的區(qū)隔界限，任何東西，甚至光線，都無法從事件視界內(nèi)部逃脫。
這一史詩般的成就進(jìn)一步支持了愛因斯坦的廣義相對論，該理論將引力描述為時空扭曲的結(jié)果?？茖W(xué)家表示，這些新公布的圖像應(yīng)該有助于科學(xué)家更好地理解黑洞如何運(yùn)作，以及那些最大的黑洞——比如擁有65億個太陽質(zhì)量的M87超大質(zhì)量黑洞——如何塑造它們的宿主星系的演化。
但是，這并不意味著該項(xiàng)目的工作已經(jīng)完成，事實(shí)上這才剛剛開始。正如哈佛大學(xué)和哈佛-史密森天體物理中心的事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目負(fù)責(zé)人謝潑德·多爾曼（Sheperd Doeleman）在4月10日的新聞發(fā)布會上所說的，我們應(yīng)該可以使用算法使現(xiàn)有的圖像變得更加銳利。
另一方面，我們很快就能看到另一個黑洞。M87星系黑洞的圖像來自于2017年4月進(jìn)行的為期一周的觀測活動，在此期間，研究人員還研究了位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞。這個黑洞被稱為人馬座A*（Sagittarius A*），其質(zhì)量是太陽的430萬倍，距離地球約26000光年。我們有理由期待，事件視界望遠(yuǎn)鏡對銀河系中心超大質(zhì)量黑洞“拍攝”的圖像將帶來更多的精細(xì)。
多爾曼表示，人馬座A*在短時間內(nèi)的變化比M87黑洞更大，因此更難成像。但研究小組樂觀地認(rèn)為，他們也能從數(shù)據(jù)中提取出人馬座A*事件視界的圖像?！拔覀儾荒茏龀鋈魏伪ＷC，但我們希望很快就能實(shí)現(xiàn)，”多爾曼說道。
事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目團(tuán)隊需要研究的不僅僅是2017年的數(shù)據(jù)，他們還在去年以更高的分辨率對兩個超大質(zhì)量黑洞進(jìn)行了為期一周的觀測。事件視界望遠(yuǎn)鏡集成了世界各地的多個射電望遠(yuǎn)鏡，形成了等效于地球大小的虛擬望遠(yuǎn)鏡。要想“看到”這兩個超大質(zhì)量黑洞，你就必須用這么大的望遠(yuǎn)鏡。這兩個黑洞的密度大得令人難以置信，但體積在宇宙尺度上卻相當(dāng)之小。
在2017年的觀測中，6個不同地區(qū)的8臺射電望遠(yuǎn)鏡組成了“事件視界超級望遠(yuǎn)鏡”。在2018年的觀測活動中，協(xié)作團(tuán)隊在格陵蘭島新增加了一臺望遠(yuǎn)鏡，“這大大增加了我們對M87星系北側(cè)的覆蓋，”多爾曼說道。他還補(bǔ)充說，協(xié)作團(tuán)隊不久還將整合亞利桑那州南部的基特峰上的另一臺射電望遠(yuǎn)鏡。
“這些都將提高成像的保真度，”多爾曼說，“他們會使我們試圖建造的虛擬望遠(yuǎn)鏡更加強(qiáng)大?！钡侥壳盀橹梗录暯缤h(yuǎn)鏡只在一個波長——1.3毫米的光——上觀測黑洞，但該項(xiàng)目計劃在不久的將來開始研究0.87毫米的觀測波長，這應(yīng)該會帶來更加精細(xì)的結(jié)果。
“這聽起來似乎只是很小的提升，但它可以使角坐標(biāo)分辨率——即分辨能力——提高30%以上，”多爾曼說，“所以，你只需要以更高的頻率進(jìn)行觀測就能銳化獲得的圖像?！?/p>
這些計劃都將在不久的將來實(shí)現(xiàn)。從長遠(yuǎn)來看，協(xié)作團(tuán)隊希望虛擬望遠(yuǎn)鏡能包括一臺位于地球之外的射電望遠(yuǎn)鏡。
“在地球上占據(jù)優(yōu)勢對我們來說是不夠的，我們還想進(jìn)入太空，”多爾曼說，“如果我們能將一臺太空射電望遠(yuǎn)鏡放在環(huán)繞地球的軌道上，它就能擴(kuò)展出更大的虛擬望遠(yuǎn)鏡，而且觀測速度會快得多?！边M(jìn)入太空將使事件視界望遠(yuǎn)鏡捕捉到一些更令人難以置信的圖像。
“我們可以拍攝電影而不只是照片，”多爾曼在上個月于德克薩斯州奧斯汀舉行的“西南偏南”（South by Southwest，簡稱SXSW）藝術(shù)節(jié)上說，“我們想把圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的物體實(shí)時拍成電影。這就是我們在未來十年想要做的?！?/p>
有趣的是，這種大規(guī)模望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)展面臨的最大障礙可能是數(shù)據(jù)傳輸。每個事件視界望遠(yuǎn)鏡天線在觀測運(yùn)行過程中收集了如此多的數(shù)據(jù)，以至于必須使用物理運(yùn)輸手段（如空運(yùn)）將硬盤驅(qū)動器從望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場送到中央處理機(jī)構(gòu)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣忍?。亞利桑那大學(xué)的EHT項(xiàng)目科學(xué)家普索爾特斯（Dimitrios Psaltis）表示，目前還不清楚項(xiàng)目團(tuán)隊將如何從太空中獲取數(shù)據(jù)。
事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目并不是唯一在黑洞探索上具有重要意義的項(xiàng)目。美國國家航空航天局（NASA）的核光譜望遠(yuǎn)鏡陣列（NuSTAR）正在搜尋宇宙深處質(zhì)量超過太陽10億倍的超大質(zhì)量黑洞。激光干涉儀引力波天文臺（LIGO）已經(jīng)探測到由相對較小的黑洞合并產(chǎn)生的時空漣漪，這些黑洞的質(zhì)量只有太陽的幾十倍。
未來的項(xiàng)目，比如歐洲空間局（ESA）計劃于本世紀(jì)30年代中期發(fā)射的激光干涉儀空間天線（Laser Interferometer Space Antenna，簡稱LISA）任務(wù)，將致力于觀測超大質(zhì)量黑洞合并產(chǎn)生的引力波。
哈佛大學(xué)天文系主任、該?？鐚W(xué)科“黑洞計劃”（Black Hole Initiative）創(chuàng)始主任阿維·勒布（Avi Loeb）并未參與事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，他表示，黑洞研究即將迎來一個黃金時代。“在研究超大質(zhì)量黑洞附近的環(huán)境時，有許多方法可以相互補(bǔ)充，”他說，“我們可以發(fā)現(xiàn)很多有趣的東西。”
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