2019年4月10日，視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)合作組織發(fā)布了有史以來(lái)人類拍攝的第一張黑洞圖像。目標(biāo)對(duì)象是5500萬(wàn)光年外的M87超大質(zhì)量黑洞，揭示了一個(gè)明亮的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，及其黑暗的中央?yún)^(qū)域，也就是黑洞的陰影。

視界望遠(yuǎn)鏡EHT是通過(guò)「甚長(zhǎng)基線干涉技術(shù)」（VLBI）和全球多個(gè)射電天文臺(tái)的協(xié)作，構(gòu)建一個(gè)口徑等同于地球直徑的虛擬望遠(yuǎn)鏡，這個(gè)就是「事件視界望遠(yuǎn)鏡」，研究人員2年多來(lái)透過(guò)EHT記錄下制作黑洞圖像所必需的資訊。研究員通過(guò)西班牙、智利、墨西哥、美國(guó)等地的多組天文望遠(yuǎn)鏡，合作組成超長(zhǎng)基線干涉，建成一個(gè)直徑與地球一樣大的超大望遠(yuǎn)鏡，觀察距離地球2.6萬(wàn)光年外的黑洞某個(gè)方位，再利用所得數(shù)據(jù)拼砌出黑洞輪廓的圖像。（但是比較模糊）

為了觀測(cè)M87黑洞，EHT組織將世界各地的八臺(tái)望遠(yuǎn)鏡連接起來(lái)，創(chuàng)建了一個(gè)虛擬的類似地球大小的望遠(yuǎn)鏡，其分辨本領(lǐng)相當(dāng)于在地球上看清月面一張信用卡所需的分辨率。

所以我們看到的最終圖像是不同的望遠(yuǎn)鏡通過(guò)不同角度拍攝后疊加處理而成的。

偏振光

偏振光（ polarized light ），光學(xué)名詞。光是一種電磁波，光波是橫波，即光波矢量的振動(dòng)方向垂直于光的傳播方向。通常，光源發(fā)出的光波，其光波矢量的振動(dòng)在垂直于光的傳播方向上作無(wú)規(guī)則取向，但統(tǒng)計(jì)平均來(lái)說(shuō)，在空間所有可能的方向上，光波矢量的分布可看作是機(jī)會(huì)均等的，它們的總和與光的傳播方向是對(duì)稱的，即光矢量具有軸對(duì)稱性、均勻分布、各方向振動(dòng)的振幅相同，這種光就稱為自然光。

立體電影

在拍攝立體電影時(shí)，用兩個(gè)攝影機(jī)，兩個(gè)攝影機(jī)的鏡頭相當(dāng)于人的兩只眼睛，它們同時(shí)分別拍下同一物體的兩個(gè)畫(huà)像，放映時(shí)把兩個(gè)畫(huà)像同時(shí)映在銀幕上。如果設(shè)法使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個(gè)畫(huà)面，就可以使觀眾得到立體感。為此，在放映時(shí)，兩個(gè)放像機(jī)每個(gè)放像機(jī)鏡頭上放一個(gè)偏振片，兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直，觀眾戴上用偏振片做成的眼鏡，左眼偏振片的偏振化方向與左面放像機(jī)上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機(jī)上的偏振化方向相同，這樣，銀幕上的兩個(gè)畫(huà)面分別通過(guò)兩只眼睛觀察，在人的腦海中就形成立體化的影像了。

黑洞偏振照片

3月24日視界望遠(yuǎn)鏡EHT研究團(tuán)隊(duì)在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上的兩項(xiàng)研究中報(bào)告說(shuō)，事件地平線望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)揭示了銀河系M87中心超大質(zhì)量黑洞周?chē)鸁霟幔瑹霟釟怏w的磁性。這些磁場(chǎng)被認(rèn)為在黑洞如何消散物質(zhì)并向太空發(fā)射數(shù)千光年的強(qiáng)大等離子束中起著至關(guān)重要的作用。

“幾十年來(lái)，我們已經(jīng)知道黑洞的吸積盤(pán)中的氣體和流出的等離子體被黑洞強(qiáng)大的磁場(chǎng)高度磁化了，但是確切的觀測(cè)細(xì)節(jié)還存在很多不確定性。”然而通過(guò)給M87黑洞進(jìn)行偏振光處理后，我們得到了下面的圖像。

這是天文學(xué)家第一次在如此接近黑洞邊緣處測(cè)得表征磁場(chǎng)特征的偏振信息，對(duì)于解釋M87星系如何從其核心向外傳播能量巨大的噴流至為關(guān)鍵。 經(jīng)過(guò)這樣的處理，似乎黑洞的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)清晰了起來(lái)。

當(dāng)光線通過(guò)某些濾光片(比如偏光太陽(yáng)眼鏡的鏡片)，或從被磁化的高溫區(qū)域發(fā)出來(lái)時(shí)，光就會(huì)發(fā)生偏振。觀察并測(cè)量來(lái)自黑洞邊緣的光的偏振特性，可以繪制存在于黑洞邊緣的磁力線。

M87星系核心噴射出來(lái)的明亮的能量和物質(zhì)噴流，向外延伸了至少5000光年，是這個(gè)星系最神秘、最壯觀的特征之一。大部分靠近黑洞邊緣的物質(zhì)都會(huì)落入其中，但周?chē)灿幸恍┝Ｗ訒?huì)在被捕獲前的瞬間逃逸，并以噴流的形式向外傳播。這個(gè)新的黑洞及其陰影的偏振圖像，使天文學(xué)家首次成功探究了黑洞外緣區(qū)域，在那里物質(zhì)可能被吸入或被噴射出來(lái)。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)EHT的1.3毫米波段檢測(cè)出光線的偏振方式。我們看到的這些亮線偏振光是由繞磁力線的電子螺旋上升發(fā)出的，因此這些光直接描繪出磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。人馬座A-星被繞黑洞旋轉(zhuǎn)的吸積盤(pán)包圍。研究人員發(fā)現(xiàn)，黑洞附近一些區(qū)域的磁場(chǎng)非常混亂，有著雜亂的環(huán)和螺旋，就像糾纏在一起的意大利面條。而其他區(qū)域更加有序，很可能是產(chǎn)生噴射的地方。此外，磁場(chǎng)波動(dòng)的時(shí)間極短，只有15分鐘左右。

觀測(cè)結(jié)果提供了新的有關(guān)黑洞外緣磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的信息，只有以強(qiáng)磁化氣體為特征的理論模型才能解釋在事件視界看到的情況。

冰火兩重天的世界

黑洞沒(méi)有實(shí)體，只是由無(wú)窮小的奇點(diǎn)和空蕩蕩的彎曲空間組成，從這個(gè)角度來(lái)看，黑洞也是沒(méi)有溫度的概念。不過(guò)，從黑洞的一種特殊性質(zhì)來(lái)看，黑洞從某種意義上來(lái)說(shuō)又是有溫度的。根據(jù)霍金輻射，如果量子真空漲落隨機(jī)出現(xiàn)在黑洞的邊緣，由此產(chǎn)生一對(duì)虛粒子，負(fù)能粒子掉進(jìn)黑洞中，正能粒子則會(huì)脫離黑洞。正常而言，正負(fù)能粒子會(huì)發(fā)生湮滅。但如果黑洞吸收了負(fù)能粒子，就會(huì)導(dǎo)致它自身的質(zhì)量被正能粒子帶走，所以黑洞的質(zhì)量會(huì)隨著霍金輻射而變得越來(lái)越低。

由于霍金輻射的存在，黑洞是有熱輻射的。根據(jù)這樣的原理，可以推導(dǎo)出黑洞的溫度為：

從上式可以看到，黑洞的溫度只與質(zhì)量有關(guān)，具體而言，兩者成反比例。黑洞的質(zhì)量越大，溫度越低。對(duì)于質(zhì)量最小的恒星級(jí)黑洞（3倍太陽(yáng)質(zhì)量，這是目前已知宇宙中所會(huì)存在的最小黑洞），其溫度僅為一億分之二開(kāi)氏度（20 nK），也就是比絕對(duì)零度高了5000萬(wàn)分之一度，這是黑洞的最高溫度。而對(duì)于質(zhì)量達(dá)到太陽(yáng)430萬(wàn)倍的銀河系中心超大質(zhì)量黑洞，其溫度更是低至100萬(wàn)億分之一開(kāi)氏度。

而環(huán)繞黑洞周?chē)奈e盤(pán)最高溫度卻可以超過(guò)一億攝氏度。而越靠近視界邊界溫度又迅速降低。呈現(xiàn)兩邊冷中間熱的情況。

梵觀點(diǎn)：人類對(duì)于探索的追求是無(wú)止境的，未來(lái)我們將對(duì)黑洞有更多的了解，黑洞的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)也將越來(lái)越清晰。