天文学家反复研究M87星系中的那个超大质量黑洞后证实，它仍旧符合爱因斯坦理论的预测。

超大质量黑洞M87*的两张新图像，分别拍摄于2017和2018年

你好，黑暗，我们的老朋友，又来看你了。

M87是一个距地球5500万光年的巨大星系，它的中心是一团直径380亿千米、质量相当于65亿个太阳的黑暗——那是通往无尽的暗门，还有一个大家耳熟能详的名字，“黑洞”。

2017年，负责操作事件视界望远镜（实质是一张分布遍及全球的射电望远镜网络）的天文学家团队得到了M87星系中心黑洞的照片，这也是人类有史以来得到的第一张黑洞照片。照片里的黑洞看上去就像是一个稍微有些歪斜的滚烫甜甜圈，热气包裹着中间的黑暗空间，类似环绕着出水口的水。这幅图景与阿尔伯特 · 爱因斯坦1915年提出的广义相对论的预测完全一样。2019年，这张照片正式公布，迅速登上了全球各地新闻媒体的头版。现在，它已经成了纽约现代艺术博物馆的收藏品。

这个天文学家团队后来又拍了一张M87中心黑洞的照片，而且拍得更好。2018年，也就是在得到第一张照片一年后，这群天文学家又借助规模稍大一些的射电望远镜网络（于是就拥有了更高的分辨率）再次凝视M87中心的黑暗。2024年1月，第二张照片发布在《天文学与天体物理学》（A&A）期刊上，用更加“美味”的细节展示了同一块甜甜圈以及中心黑洞，充分表明这些天文学家拍的第一张黑洞照片相当准确。

“第一张黑洞照片看上去与数学预测结果如此吻合，很难不让人觉得是侥幸。”事件视界望远镜团队中的哈佛大学物理学博士候选人多米尼克 · 张（Dominic Chang）在哈佛-史密森天体物理学研究中心（位于美国马萨诸塞州坎布里奇，那里也是事件视界望远镜的总部）的新闻发布会上说。

他还表示：“有机会用新望远镜、新数据做新测试，并且看到同样的黑洞结构，证实了我们提出的最重要结论。这很关键。”

比较两张照片，M87星系黑洞周围的光环有所变化。相比前一年拍摄的第一张照片，第二张照片中，黑洞光环最亮的一块逆时针偏移了大约30°。对此，天文学家则表示，他们早已料到这些炽热的团块会移动。

博士后研究员布里特 · 杰特（Britt Jeter）在新闻发布会上说：“虽然广义相对论预言，黑洞周围光环的大小应该在很大程度上保持稳定，但黑洞周围能量涌动的混乱吸积盘释放的辐射会导致光环中最亮的部分围绕某个共同中心摆动。实际上，我们可以通过持续跟踪这种摆动现象的程度，检验我们关于黑洞周围磁场和等离子体环境的理论。”

哈佛-史密森天体物理学研究中心研究员、事件视界望远镜合作组织创始主任谢泼德 · 多勒曼（Sheperd Doeleman）在电子邮件中补充说：“换句话说，M87中心的超大质量黑洞的行为和我们预想的一模一样。”

对爱因斯坦来说，黑洞是广义相对论（这个理论将我们所说的引力归结为时空几何的扭曲）推导出的诸多棘手理论预测结果之一，同宇宙膨胀一样。另一个棘手问题则是：如果特定半径的空间（现在称之为“视界”）内集中了过多能量或物质，这个空间就会坍缩成一个连光都无法逃脱的时空之洞，且永远无法恢复原样。

爱因斯坦认同数学推导得出的这些结果，但他认为，相比这类奇奇怪怪的现象，大自然会有更好的选择。然而，如今，科学家已经知晓，宇宙中到处都是黑洞。诸如激光干涉仪引力波天文台（LIGO）这样的实验装置甚至听到了黑洞撞击的声音，而事件视界望远镜则用视觉图像直观地表现了这类天体。许多黑洞都是恒星死亡（热核燃料耗尽）后坍缩形成的产物，但目前看来，大多数星系的中心都存在一个质量相当于数百万乃至数十亿个普通恒星的巨型黑洞。这类黑洞是怎么形成的？天文学家仍在探索问题的答案。

可能大自然也有些怪癖，这类超大质量黑洞中的两个——M87中心那个和我们银河系中心的黑洞——在地球天空中足够明显，事件视界望远镜可以分辨出它们并且加以研究。2022年，我们银河系中心黑洞Sgr A*（位于人马座方向，距地球27 000光年）的照片首次亮相。

我们完全有理由期待未来看到更多黑洞这类末日天体的照片。多勒曼博士和他的团队计划不断吸纳新望远镜进入他们的望远镜网络，拍摄更多照片，最后创制一部黑洞电影。各大流媒体影视公司，羡慕吧？

资料来源 The New York Times

————————

本文作者丹尼斯·奥弗比（Dennis Overbye）是《纽约时报》知名撰稿人，主要创作物理学与天文学领域科学文章。