人類首張黑洞照片問世，開啟天文物理學新紀元

事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope，EHT），一個跨越全球的天文望遠鏡網路，聚焦於一個位於 M87 星系的超大質量黑洞，成功拍下人類首張黑洞照片。

人類首張黑洞照片

事件視界望遠鏡負責人及天文物理學家夏普·多爾曼博士（Sheperd Doeleman）表示：「我們已看到我們認為看不到的東西―我們成功看到並拍下黑洞的照片。」美國國家科學基金會（National Science Foundation）主任弗朗斯·科爾多瓦博士（France Córdova）也在記者會上表示：「我們一直在研究黑洞，有時卻很容易忘記我們沒有人真的看過一個黑洞。」

這是因為黑洞非常難看到。黑洞的重力場極大，導致連光都無法穿過黑洞的邊界，也就是所謂的事件視界（Event Horizon）。但有些黑洞，特別是位於星系中心的超巨大黑洞，因為其極巨大，且含有氣體及其他物質的明亮吸積盤（accretion disk）而特別醒目。EHT 所拍攝的影像即為 M87 中心黑洞的吸積盤陰影，看起來像是一個模糊且不對稱的環，使得黑洞的面貌首次曝光。

除此之外，這個影像也提供了該黑洞的大小及質量的資訊。阿姆斯特丹大學（University of Amsterdam）理論天文物理學家瑟拉·馬可夫教授（Sera Markoff）表示：「藉由直接觀察黑洞的陰影，就能幫助我們解決一個長久的質量爭議。使用不同技術所預測的黑洞質量約為太陽的 35 億到 72.2 億倍。不過藉由 EHT 的量測，我們可得知其質量大約是太陽的 65 億倍。此外，該黑洞的直徑達 380 億公里，並以順時鐘方向旋轉。即使以超巨大黑洞的標準而言，M87 還是超級巨大。」

驗證廣義相對論

此次拍攝的影像與愛因斯坦廣義相對論所預期的黑洞長相一致。在廣義相對論中，愛因斯坦預測時空會因為極大質量的黑洞而扭曲。該張照片是支持黑洞存在的有力證據。佛羅里達大學（University of Florida）物理學家克利福德·威爾教授（Clifford Will）表示：「在此之前，廣義相對論是藉由觀測黑洞附近星體或星際雲的運動，但從來看不到黑洞的邊緣。黑洞照片能幫助檢驗廣義相對論。能夠親眼實際看到陰影及偵測到黑洞是很成功的第一步。」

不過 EHT 團隊成員，亞利桑納大學（University of Arizona）天文物理學家費麗雅·奧佐教授（Feryal Özel）表示：「黑洞環境可能是廣義相對理論崩解之處。因此，若在該極限環境下測試廣義相對論，可能會出現偏離愛因斯坦所預測的現象。僅僅第一張照片能佐證廣義相對論，並不代表廣義相對論是完全正確的。許多物理學家認為重力不會只與廣義相對論有關，因為廣義相對論與另一重要的物理理論相矛盾，也就是描述極小尺度的量子力學。」

M87 黑洞和人馬座 A*

EHT 試著拍攝 M87 的黑洞和銀河系中央的超大質量黑洞―人馬座 A*（Sgr A*），不過結果是 M87 的黑洞較好成像。M87 的黑洞距離地球 5,500 萬光年，比人馬座 A* 遠了 2,000 倍距離，而其質量也是人馬座 A* 的 1,000 倍（人馬座 A* 約為太陽質量的 400 萬倍）。

因為其重力，環繞在 M87 黑洞周圍氣體的移動和在明亮度的變化，比銀河系附近的黑洞氣體還要來得緩慢。奧佐教授表示：「在單次的觀察中，人馬座 A* 周邊的氣體不會靜止，但是 M87 的黑洞會。從這個觀點來看，我們就知道拍攝 M87 會比拍攝人馬座 A* 來得容易。」

不過，EHT 團隊仍然對一窺人馬座 A* 的面貌保持期待。EHT 團隊持續收集一些關於人馬座 A* 的資料，並持續分析資料，希望總有一天能夠拍攝出其影像。不過，由於人馬座 A* 的外貌變化很快速，EHT 團隊必須研發新技術來分析資料。亞利桑那大學的天文物理學家丹尼爾·馬龍教授（Daniel Marrone）表示：「我們很快就會研究人馬座 A*。雖然我們還沒有辦法保證任何東西，但我們希望可以盡快得到結果。」

在分析更多資料後，EHT 團隊希望可以發現更多黑洞的神祕之處，例如 M87 的黑洞是如何向太空吐出一束明亮的帶電粒子長達上千光年之遠。此外，哈佛大學天文物理學家亞伯拉罕·勒布教授（Avi Loeb）表示：「研究不同黑洞的環境可以揭曉更多關於黑洞行為的細節，畢竟銀河系與 M87 星系是非常不同的。」