科學(xué)家們即將揭開黑洞的真面目。

難以置信地致密、深邃和強大，黑洞體現(xiàn)了物理的極限。沒有什么東西可以逃離黑洞，就連光也不行。

雖然黑洞激發(fā)了人們的想像，比如其他的一些科學(xué)概念，但實際上，沒有哪位天文學(xué)家真的見過黑洞?？梢哉f，我們“聽到”過黑洞，科學(xué)家已經(jīng)記錄了幾十億年前黑洞彼此碰撞所產(chǎn)生的引力波（時空漣漪）。

你見過的那些扭曲時空的黑洞照片其實全是藝術(shù)插圖。比如這一張：

這種情況可能很快將改變。目前，一個叫做“事件視界望遠(yuǎn)鏡”的國際項目正在整合歷史上第一幅真正的黑洞影像。如果成功，這將是一個了不起的成就。由于黑洞的質(zhì)量太大，近距離觀察它們的難度超乎想象。

為什么沒有天文學(xué)家用望遠(yuǎn)鏡看見過黑洞

大質(zhì)量恒星自我塌縮，產(chǎn)生一個強大的引力區(qū)域，就連光也無法逃脫，這時黑洞便誕生了。天文學(xué)家推測，一些黑洞可能形成于大爆炸后混亂的早期宇宙。

想要看到黑洞，最大的問題在于，哪怕是超大質(zhì)量黑洞（比太陽重幾百萬倍）也相對較小。

“天空中最大的黑洞是位于銀河系中央的那個黑洞?！眮喞Ｄ谴髮W(xué)天體物理學(xué)家迪米特里奧斯·帕薩提斯（Dimitrios Psaltis）說，“拍攝黑洞的照片相當(dāng)于拍攝月亮表面上一張DVD光盤的照片。”

而且，由于擁有強大的引力，黑洞往往被其他的明亮物質(zhì)所包圍，很難看到黑洞本身。

因此，在尋找黑洞時，天文學(xué)家一般不是直接觀察，而是尋找黑洞引力和輻射效應(yīng)的跡象。

“我們通常測量似乎圍繞天空中暗‘點’旋轉(zhuǎn)的恒星和氣體的軌道，測量那個暗點的質(zhì)量有多大。”帕薩提斯說，“如果我們知道的所有其他天體都不可能達(dá)到那樣的質(zhì)量和黑暗程度，我們就認(rèn)為這是那里存在一個黑洞的有力證據(jù)。”

但我們確實擁有黑洞的間接影像

最好的一些黑洞間接影像來自于錢德拉X射線天文臺。“黑洞物質(zhì)的摩擦和高速運動會產(chǎn)生X射線?！泵绹詈骄郑∟ASA）天體物理學(xué)家、錢德拉X射線天文臺通訊專家彼得·艾德蒙德斯（Peter Edmonds）說。錢德拉X射線天文臺的太空望遠(yuǎn)鏡經(jīng)過特別設(shè)計，專門用來觀察那些X射線。

例如，錢德拉X射線天文臺記錄了2600萬光年之外兩個星系合并所產(chǎn)生的X射線暴。天體物理學(xué)家猜測，這些X射線暴來自于一個大質(zhì)量黑洞：

同樣，下圖的紫紅色斑點是劇烈的X射線輻射區(qū)域，被認(rèn)為是兩個星系（藍(lán)色和粉色環(huán)）碰撞時形成的黑洞：

以下是英仙座星系群中心區(qū)域發(fā)出的X射線和聲波，這是更加間接的黑洞證據(jù)：

在以下這個GIF圖中，錢德拉X射線天文臺望遠(yuǎn)鏡觀測到了銀河系中央那個黑洞發(fā)出的最大X射線耀斑。

以下是那個X射線耀斑的放大圖。

我們能看見黑洞向宇宙噴射物質(zhì)流

以下這張合成圖（結(jié)合了哈勃望遠(yuǎn)鏡和一架射電望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)）顯示了從武仙座A星系中心噴射出的能量和物質(zhì)流。這些噴流的速度接近光速，證明了黑洞的強大破壞力。

下圖中的噴流被認(rèn)為來自于半人馬座A星系中心的那個黑洞。人馬座A星系距離我們有1300萬光年。這些噴流比該星系本身還要長。

天文學(xué)家已經(jīng)觀測到了圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的恒星

我們看不見黑洞，但我們能觀察黑洞對其周圍天體的引力效應(yīng)。以下是這方面的一個炫酷動畫。

這是為期20年的數(shù)據(jù)，動畫中的恒星位于銀河系中央的那個超大質(zhì)量黑洞周圍，該黑洞被稱為“人馬座A”。沒錯，那些恒星（其中一些的質(zhì)量是太陽的很多倍）圍繞著該黑洞旋轉(zhuǎn)。

動畫中用黃線標(biāo)示的S2恒星，其質(zhì)量是太陽的15倍左右。這很大，但根本無法與人馬座A黑洞相比。據(jù)估計，那個黑洞的質(zhì)量大約是太陽的400萬倍，它產(chǎn)生的引力使S2每小時沿軌道運行大約1770萬公里，是地球繞太陽公轉(zhuǎn)速度的200倍（S2需要16個地球年才能走完一圈）。

我們還沒有直接觀察到人馬座A黑洞，但科學(xué)家猜測它就在那里，因為除此之外無法解釋那些恒星的運行軌道。

“這些軌道以及開普勒定律的簡單應(yīng)用，為那里存在一個超大質(zhì)量黑洞的觀點提供了目前為止最有力的證據(jù)。該黑洞的質(zhì)量是太陽的400萬倍?！敝谱魃鲜鰟赢嫷募又荽髮W(xué)洛杉磯分校銀河系中心組解釋道。

以下是同一現(xiàn)象的另一個視頻。該視頻包含了歐洲南方天文臺16年的觀測數(shù)據(jù)。這不是動畫，而是恒星的真正影像，加速3200萬倍。它們圍繞著一個神秘的空白中心“跳舞”。

我們還看不見黑洞，但我們能“聽到”它們的碰撞

兩個黑洞碰撞時，會釋放出巨大的引力波。

就像聲波擾亂空氣產(chǎn)生噪音一樣，引力波擾亂時空，拉扯物質(zhì)，仿佛物質(zhì)存在于一面哈哈鏡中。如果巨大的引力波經(jīng)過你身邊，你會發(fā)現(xiàn)你的一只手臂變得比另一只更長。如果你的兩只手上各戴著一塊表，你會發(fā)現(xiàn)兩塊表的時間不同步。

兩個黑洞碰撞時，會釋放出巨大的引力波。但到了14億年后抵達(dá)地球的時候，這些引力波已經(jīng)變得非常微弱（就像石子落入池塘中激起的漣漪會隨著距離的擴大而變得越來越?。?。

但在過去幾年里，科學(xué)家已經(jīng)可以利用LIGO和VIRGO聽到這些漣漪。LIGO和VIRGO是能夠探測這些微弱時空漣漪的大型全球?qū)嶒灐?/p>

由于LIGO發(fā)現(xiàn)的引力波的頻率與我們能聽到的頻率范圍相若，所以科學(xué)家可以把它們轉(zhuǎn)換成聲音（但不是引力波的聲音，而是代表那些數(shù)據(jù)的音頻，引力波不會在真空中產(chǎn)生任何聲音）。

很快我們就可以看見真正的黑洞

由于銀河系中央的人馬座A黑洞相對較小，并且被非常多的阻隔物質(zhì)包圍，因此需要一架很大的望遠(yuǎn)鏡去觀測它。按照《自然》雜志的說法，這架望遠(yuǎn)鏡的性能必須比哈勃望遠(yuǎn)鏡強大1000倍，這樣才能擁有足夠的分辨率進行觀測。

一個叫做“事件視界望遠(yuǎn)鏡”的國際項目試圖解決這個問題。傳統(tǒng)的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡用越來越大的鏡面，來觀測宇宙中更小、更遠(yuǎn)的物體。事件視界望遠(yuǎn)鏡也是如此：它是一個如同整個地球般大小的虛擬望遠(yuǎn)鏡。

2017年4月，事件視界望遠(yuǎn)鏡團隊把全球多個地方（遠(yuǎn)至夏威夷和南極）的射電望遠(yuǎn)鏡連接起來，要這些望遠(yuǎn)鏡在幾天時間內(nèi)都對準(zhǔn)人馬座A黑洞。該望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)是世界各地14個研究機構(gòu)展開國際合作的成果。

麻省理工學(xué)院解釋道，這八架望遠(yuǎn)鏡能“數(shù)清13000公里之外一個棒球上的針腳”。該望遠(yuǎn)鏡陣列產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量很大，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)耗時太久，乘坐飛機把每架望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)生的數(shù)據(jù)帶到同一個地方集中處理反而更快。

目前，科學(xué)家正在整合所有數(shù)據(jù)。他們希望，最終的圖像將呈現(xiàn)出事件視界，也就是黑洞最外層的邊界，光一旦進入就無法逃脫。事件視界可能被吸積盤包圍。吸積盤是明亮的、能量巨大的物質(zhì)環(huán)，圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)。它可能看起來像這樣。