今天，在世界各地同时举行的新闻发布会上，包括在德国的欧洲南方天文台（ESO）总部，天文学家们首次公布了我们银河系中心的超大质量黑洞的图像。这一结果提供了压倒性的证据，证明该物体确实是一个黑洞，并产生了关于这种巨无霸运作的宝贵线索，人们认为它位于大多数星系的中心。该图像是由一个名为 “事件地平线望远镜（EHT）合作组织 “的全球研究小组利用全球射电望远镜网络的观测结果制作的。
这张图片是人们期待已久的对位于我们银河系中心的巨大物体的观察。科学家们以前曾看到恒星围绕着银河系中心的一个看不见的、紧凑的、非常巨大的物体运行。这强烈表明这个物体—被称为人马座A（Sgr A，发音为 “sadge-ay-star”）—是一个黑洞，而今天的图像提供了第一个关于它的直接视觉证据。
尽管我们无法看到黑洞本身，因为它是完全黑暗的，但它周围发光的气体显示了一个明显的特征：一个黑暗的中心区域（称为阴影）被一个明亮的环状结构所包围。新的观点捕捉到了被黑洞强大引力弯曲的光线，黑洞的质量是我们太阳的四百万倍。
“台北中央研究院天文学和天体物理学研究所的EHT项目科学家杰弗里-鲍尔说：”我们对环的大小与爱因斯坦广义相对论的预测如此一致感到震惊。”这些史无前例的观测极大地提高了我们对银河系中心所发生的事情的理解，并对这些巨型黑洞如何与其周围环境相互作用提供了新的见解。” EHT团队的成果今天发表在《天体物理学报》的一个特刊上。
因为这个黑洞距离地球大约27000光年，在我们看来，它在天空中的大小与月球上的甜甜圈差不多。为了给它成像，研究小组创建了强大的EHT，它将地球上现有的八个射电观测站连接在一起，形成一个单一的 “地球大小 “的虚拟望远镜。EHT在2017年的多个夜晚对Sgr A*进行了观测，连续收集了许多小时的数据，类似于在相机上使用长曝光时间。
除其他设施外，EHT射电观测站网络还包括位于智利阿塔卡马沙漠的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）和阿塔卡马探路者实验（APEX），由欧空局代表其在欧洲的成员国共同拥有并开展合作。欧洲还通过其他射电观测站—西班牙的IRAM 30米望远镜和自2018年以来法国的NOrthern Extended Millimeter Array（NOEMA）—以及德国马克斯-普朗克射电天文研究所托管的一台用于合并EHT数据的超级计算机为EHT观测做出贡献。此外，欧洲通过欧洲研究理事会和德国马克斯-普朗克协会的拨款，为EHT联盟项目提供了资金。
“欧空局局长Xavier Barcons评论说：”这么多年来，欧空局在揭开黑洞，特别是Sgr A*的神秘面纱方面一直发挥着如此重要的作用，这让人非常兴奋。”欧空局不仅通过ALMA和APEX设施为EHT观测做出了贡献，而且还通过其在智利的其他观测站，促成了之前对银河系中心的一些突破性观测。”
在EHT的成就之前，该合作组织在2019年发布了第一张名为M87*的黑洞图像，该黑洞位于更遥远的Messier 87星系的中心。
这两个黑洞看起来非常相似，尽管我们星系的黑洞比M87*小一千多倍，质量也小。”EHT科学委员会联合主席、荷兰阿姆斯特丹大学理论天体物理学教授Sera Markoff说：”我们有两个完全不同类型的星系和两个非常不同的黑洞质量，但在靠近这些黑洞的边缘，它们看起来惊人地相似。”这告诉我们，广义相对论在近处支配着这些天体，而我们在更远的地方看到的任何差异一定是由于围绕黑洞的物质的差异造成的。”
这一成就比M87要困难得多，尽管Sgr A离我们更近。来自美国亚利桑那大学Steward天文台、天文学系和数据科学研究所的EHT科学家Chi-kwan (‘CK’) Chan解释说。”黑洞附近的气体以同样的速度移动—几乎和光一样快—围绕着Sgr A和M87。但是，气体绕着较大的M87需要几天到几周的时间，而在小得多的Sgr A，它只需几分钟就能完成一个轨道。这意味着，在EHT合作项目对其进行观测时，Sgr A*周围气体的亮度和模式正在迅速变化—有点像试图拍摄一张快速追逐其尾巴的小狗的清晰照片。“
研究人员不得不开发复杂的新工具，以说明Sgr A周围的气体运动。虽然M87是一个更容易、更稳定的目标，几乎所有的图像看起来都一样，但Sgr A的情况并非如此。Sgr A黑洞的图像是研究小组提取的不同图像的平均值，最终首次揭示了潜伏在我们银河系中心的这个巨人。
这一努力是通过来自世界各地80个机构的300多名研究人员的聪明才智实现的，他们共同组成了EHT合作组织。除了开发复杂的工具来克服Sgr A*成像的挑战之外，该团队还严格地工作了五年，使用超级计算机来组合和分析他们的数据，同时汇编了一个前所未有的模拟黑洞库，以便与观察结果进行比较。
科学家们特别兴奋的是，他们终于有了两个尺寸非常不同的黑洞的图像，这为了解它们的比较和对比提供了机会。他们也已经开始使用新的数据来测试关于气体在超大质量黑洞周围如何表现的理论和模型。这个过程还没有被完全理解，但被认为在塑造星系的形成和演化中起着关键作用。
“来自台北中央研究院天文学和天体物理学研究所的EHT科学家Keiichi Asada说：”现在我们可以研究这两个超大质量黑洞之间的差异，以获得关于这一重要过程如何运作的宝贵新线索。”我们有两个黑洞的图像—一个位于宇宙中超大质量黑洞的大端，一个位于小端—因此我们可以比以前更进一步地测试重力在这些极端环境中的表现。“
EHT的进展仍在继续：2022年3月的一次大型观测活动包括比以往更多的望远镜。EHT网络的不断扩展和重要的技术升级将使科学家在不久的将来能够分享更多令人印象深刻的图像以及黑洞的电影。
说明
[1] 2017年4月进行观测时，参与EHT的各个望远镜是。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）、阿塔卡马探路者实验（APEX）、IRAM 30米望远镜、詹姆斯-克拉克-麦克斯韦望远镜（JCMT）、阿方索-塞拉诺大型毫米望远镜（LMT）、亚毫米阵列（SMA）、UArizona亚毫米望远镜（SMT）以及南极望远镜（SPT）。从那时起，EHT在其网络中增加了格陵兰望远镜（GLT）、北方扩展毫米阵列（NOEMA）和位于基特峰的亚利桑那12米望远镜。ALMA是欧洲南方天文台（ESO；欧洲，代表其成员国）、美国国家科学基金会（NSF）、日本国立自然科学研究所（NINS）与加拿大国家研究委员会、科技部（MOST；台湾）、中央研究院天文与天体物理研究所（ASIAA；台湾）、韩国天文与空间科学研究所（KASI；韩国）合作，与智利共和国合作的一个伙伴关系。ALMA联合观测站由欧空局、美国联合大学/国家射电天文台（AUI/NRAO）和日本国家天文台（NAOJ）运营。APEX（https://www.eso.org/public/teles-instr/apex/）是马克斯-普朗克射电天文研究所（德国）、翁萨拉空间天文台（瑞典）和欧空局的合作项目，由欧空局运营。30米望远镜由IRAM操作（IRAM的伙伴组织是MPG[德国]、CNRS[法国]和IGN[西班牙]）。JJCMT由东亚天文台代表日本国家天文台、ASIAA、KASI、泰国国家天文研究所、大型天文科学中心以及英国和加拿大的组织运营。LMT由INAOE和UMass运营，SMA由哈佛大学天体物理学中心和史密森学会以及ASIAA运营，UA亚利桑那SMT由亚利桑那大学运营。SPT由芝加哥大学运营，亚利桑那大学提供专门的EHT仪器。
格陵兰岛望远镜由ASIAA和Smithsonian天体物理观测站（SAO）运营。格陵兰望远镜是ALMA-台湾项目的一部分，并得到了中央研究院（AS）和MOST的部分支持。NOEMA由IRAM操作，位于Kitt Peak的UA 12米望远镜由亚利桑那大学操作。
[2] 以前对Sgr A*进行的研究为解释这幅新图像提供了坚实的基础。自20世纪70年代以来，天文学家已经知道了位于人马座方向的银河系中心的这个明亮、密集的无线电源。通过在30年内测量非常接近我们银河系中心的几颗恒星的轨道，由Reinhard Genzel（德国慕尼黑附近Garching的马克斯-普朗克地外物理研究所所长）和Andrea M. Ghez（美国洛杉矶加利福尼亚大学物理和天文学系教授）领导的团队能够得出结论，对这种质量和密度的物体最可能的解释是一个超大质量的黑洞。欧空局的设施（包括甚大望远镜和甚大望远镜干涉仪和凯克天文台被用来进行这项研究，该研究分享了2020年诺贝尔物理学奖。 [3] 黑洞是我们所知的唯一一个质量随大小而变化的物体。一个比另一个小一千倍的黑洞，其质量也小一千倍。更多信息
这项研究在今天发表在《天体物理学杂志通讯》的六篇论文中。
EHT合作涉及来自非洲、亚洲、欧洲、北美和南美的300多名研究人员。该国际合作旨在通过创建一个虚拟的地球大小的望远镜来捕捉有史以来最详细的黑洞图像。在大量国际努力的支持下，EHT使用新技术将现有的望远镜连接起来—创建一个根本性的新仪器，具有迄今所取得的最高角度分辨率的能力。
EHT联盟由13个利益相关机构组成。中研院天文学和天体物理学研究所、亚利桑那大学、哈佛大学和史密森尼天体物理学中心、芝加哥大学、东亚天文台、法兰克福歌德大学、千年射电天文研究所、大型毫米波望远镜、马克斯-普朗克射电天文研究所、麻省理工学院海斯塔克天文台、日本国家天文台、周边理论物理研究所和拉德堡大学。
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）是一个国际天文学设施，是欧空局、美国国家科学基金会（NSF）和日本国家自然科学研究所（NINS）与智利共和国合作建立的。ALMA由欧空局代表其成员国资助，由美国国家科学基金会与加拿大国家研究委员会（NRC）和科技部（MOST）合作资助，由日本国家自然科学研究所与台湾中央研究院（AS）和韩国天文与空间科学研究所（KASI）合作资助。ALMA的建设和运行由欧空局代表其成员国领导；由美国联合大学（AUI）管理的国家射电天文台（NRAO）代表北美洲；由日本国家天文台（NAOJ）代表东亚。ALMA联合天文台（JAO）对ALMA的建设、调试和运行进行统一的领导和管理。
APEX，阿塔卡马探路者实验，是一个直径为12米的望远镜，在毫米和亚毫米的波长—红外线和无线电波之间运行。欧空局在地球上最高的观测点之一，海拔5100米，位于智利阿塔卡马地区的Chajnantor高原的高处运行APEX。该望远镜是马克斯-普朗克射电天文研究所（MPIfR）、翁萨拉空间天文台（OSO）和欧空局之间的合作。
欧洲南方天文台（ESO）使全世界的科学家能够发现宇宙的秘密，从而造福于所有人。我们设计、建造和运营世界一流的地面观测站—天文学家利用这些观测站来解决令人兴奋的问题，传播天文学的魅力，并促进天文学的国际合作。作为一个政府间组织，欧空局成立于1962年，如今得到了16个成员国（奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、法国、芬兰、德国、爱尔兰、意大利、荷兰、波兰、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英国）以及东道国智利的支持，澳大利亚则是战略合作伙伴。欧空局的总部及其游客中心和天文馆—欧空局超新星位于德国慕尼黑附近，而智利的阿塔卡马沙漠则是我们的望远镜所在地，这是一个具有独特条件的观测天空的奇妙之地。欧空局有三个观测点。La Silla、Paranal和Chajnantor。在帕拉纳尔，欧空局运行着甚大望远镜和它的甚大望远镜干涉仪，以及两台巡天望远镜，即工作在红外线的VISTA和可见光的VLT巡天望远镜。在帕拉纳尔，欧空局还将主持和运行切伦科夫望远镜阵列南区，这是世界上最大和最敏感的伽马射线观测站。与国际合作伙伴一起，欧空局在Chajnantor运行APEX和ALMA，这两个设施在毫米和亚毫米范围内观测天空。在帕拉纳尔附近的Cerro Armazones，我们正在建造 “世界上最大的天眼”—ESO的极大型望远镜。从我们在智利圣地亚哥的办公室，我们支持我们在该国的业务，并与智利的合作伙伴和社会接触。