原来，人类史上首张黑洞照是块千层饼

2019年4月，事件视界望远镜项目向全世界公布了一项重大成果——人类史上首张黑洞照，瞬间引发广泛关注。这张突破性照片展现的是，椭圆星系M87中心的超大质量黑洞M87*，它距离地球约5500万光年，质量高达太阳65亿倍。

实际上，事件视界望远镜拍摄到的并非黑洞本体，而是黑洞的影子。要知道，黑洞是无法被直接看见的，一旦越过黑洞事件视界，即便光线也无法逃脱。黑洞的黑，那才叫真他妈的黑。

所以，当黑洞周围的高温气体爆发出的辐射打在黑洞身上时，就会形成一个阴影。不过，一些光线的运行路径距离黑洞事件视界比较远，它们虽然也会受到强大引力作用，但最终仍得以逃逸，在观测者眼中形成环状光晕。人类史上首张黑洞照所展现的大致就是这么个情况，看上去像个甜甜圈。

有意思的是，甜甜圈只是表象，人类史上首张黑洞其实更像是块千层饼——最新研究表明，黑洞环状光晕实际上由大量光环叠加而成。

近日，一支研究小组公布了最新计算结果，向我们描述了黑洞光环惊人而复杂的细节特征。

哈佛-史密森天体物理中心的科学家迈克尔·约翰逊（Michael Johnson）表示：“黑洞照片实际上包含了一系列嵌套的光环，这些光环的直径大致相同，但是光子在抵达观测者之前环绕黑洞运行越多圈，相应的光环看上去就显得越细越尖锐。

研究人员开发了全新的软件，把对黑洞的模拟推向极限，以前所未有的分辨率生成黑洞模拟图像，并将其分解为多个子序列。在下图中，第n个光环所对应的光子在抵达观测者之前环绕黑洞运行了n/2圈。n越大，光子环绕黑洞的圈数越多，光环看上去就越细越尖锐。

这支研究团队汇集了包括观测天文学家、理论物理学家和天体物理学家等不同领域的专家，使我们对这些光环的理论理解与实际观测联系起来成为可能。

据介绍，这些光环就像黑洞的指纹，它们的大小和形状记录着关于黑洞质量和自旋的信息。研究人员还认为，如果想要拍摄到清晰的光环，可能需要两台相距很远的望远镜形成干涉。比如，事件视界望远镜与一台地球轨道太空望远镜配合，就可以拍摄到n=1的光环；与月球望远镜配合，就能得到n=2的光环。

黑洞物理学一直是门迷人的学科，具有深刻的理论意义，而现在它正成为一门实验科学，这是令人兴奋的。随着未来更多观测数据的获取，我们将不断揭开黑洞的神秘面纱。

研究小组已经将相关成果发布在《科学进展》杂志上。

参考来源：

https://phys.org/news/2020-03-team-path-razor-sharp-black-hole.html

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