黑洞：科學家們獲得了壹個位於M87星系中心的黑洞的像
國家天文臺茍利軍研究員@Flyingspace ：
這次的直接成像除了幫助我們直接確認了黑洞的存在，同時也通過模擬觀測數據對愛因斯坦的廣義相對論做出了驗證。在視界面望遠鏡的工作過程和後來的數據分析過程中，科學家們發現，所觀測到的黑洞陰影和相對論所預言的幾乎完全壹致，令人不禁再次感嘆愛因斯坦的偉大。
愛因斯坦
另外壹個重要意義在於，科學家們可以通過黑洞陰影的尺寸限制中心黑洞的質量了。這次就對M87中心的黑洞質量做出了壹個獨立的測量。在此之前，精確測量黑洞質量的手段非常復雜。
受限於觀測分辨率和靈敏度等因素，目前的黑洞細節分析還不完善。未來隨著更多望遠鏡加入，我們期望看到黑洞周圍更多更豐富的細節，從而更深入地了解黑洞周圍的氣體運動、區分噴流的產生和集束機制，完善我們對於星系演化的認知與理解
左文文（上海天文臺）：
如果要評選出2019年最有價值和最受期待的照片，那麽非下面這張照片莫屬。這是5500萬光年外的大質量星系M87中心超大質量黑洞的黑洞陰影照片，也是人類拍攝的首張黑洞照片。它是黑洞存在的直接“視覺”證據，從強引力場的角度驗證了愛因斯坦廣義相對論。
圖1：M87星系中心超大質量黑洞（M87*）的圖像，上圖為2017年4月11日的圖像，圖中心的暗弱區域即為“黑洞陰影”，周圍的環狀不對稱結構是由於強引力透鏡效應和相對論性射束（beaming）效應所造成的。由於黑洞的旋轉效應，圖片上顯示了上（北）下（南）的不對稱性。
這張照片於2017年4月拍攝，2年後才“沖洗”出來。2019年4月10日由黑洞事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope， EHT）合作組織協調召開全球六地聯合發布。
給黑洞拍照，有三個科學意義：
1. 對黑洞陰影的成像將能提供黑洞存在的直接“視覺”證據。黑洞是具有強引力的，給黑洞拍照最主要的目的就是在強引力場下驗證廣義相對論，看看觀測結果是否與理論預言壹致。
2. 有助於理解黑洞是如何“吃”東西的。黑洞的“暗影”區域非常靠近黑洞吞噬物質形成的吸積盤的極內部區域，這裏的信息尤為關鍵，綜合之前觀測獲得的吸積盤更外側的信息，就能更好地重構這個物理過程。
3. 有助於理解黑洞噴流的產生和方向。某些朝向黑洞下落的物質在被吞噬之前，會由於磁場的作用，沿著黑洞的轉動方向被噴出去。以前收集的信息多是更大尺度上的，科學家沒法知道在靠近噴流產生的源頭處發生了什麽。如果現在對黑洞暗影的拍攝，就能助天文學家壹臂之力。
圖2：哈勃空間望遠鏡拍攝的M87，圖片版權：NASA
黑洞照片應該是這樣：圓形陰影+光環
壹百年前，愛因斯坦廣義相對論提出後不久，便有科學家探討了黑洞周圍的光線彎曲現象。上世紀70年代，James Bardeen及Jean-Pierre Luminet等人計算出了黑洞的圖像。上世紀90年代，Heino Falcke等天文學家們首次基於廣義相對論下的光線追蹤程序，模擬出銀河系中心黑洞Sgr A*的樣子，引入了黑洞“陰影”的概念。
理論預言，受黑洞強引力場的影響，黑洞吸積或噴流產生的輻射光被黑洞彎曲，使得天空平面（與視線方向垂直的面）被黑洞“視邊界”（apparent boundary）的圓環壹分為二：在視邊界圓環以內的光子，只要在視界面以外，就能逃離黑洞，但受到很強的引力紅移效應，亮度低；而視邊界圓環以外的光子，能繞著黑洞繞轉多圈，積累的亮度足夠高。
圖3：廣義相對論預言，將會看到壹個近似圓形的暗影被壹圈光子圓環包圍。由於旋轉效應，黑洞左側更亮。圖片版權：D. Psaltis and A. Broderick
從視覺上看，視邊界內側的亮度明顯更弱，看起來就像壹個圓形的陰影，外面包圍著壹個明亮的光環。故此也得名黑洞 “陰影”（black hole shadow）。這個陰影有多大呢？史瓦西黑洞的陰影直徑是視界直徑的5.2倍；如果黑洞轉得快，陰影直徑也有約4.6倍視界半徑。如此看來，黑洞視邊界的尺寸主要與黑洞質量有關系，而與黑洞的自轉關系不大。
後來，更多科學家針對黑洞成像開展了大量的研究，均預言黑洞陰影的存在。因此，對黑洞陰影的成像能夠提供黑洞存在的直接“視覺”證據。
今天只是起點，未來將看到更多精彩
其實，人類關於黑洞的理論預言出現的時間不短，VLBI技術也並不是近十年才成熟。為什麽現在才“拍”到第壹張黑洞照片呢？壹個重要的原因是，想要利用VLBI技術構成壹個等效口徑足夠大、靈敏度足夠高的望遠鏡，需要在全球各地廣泛地分布著足夠多的這類望遠鏡。過去十年中，技術的突破、新射電望遠鏡的不斷建成並加入EHT項目、算法的創新等，終於讓天文學家們打開了壹扇關於黑洞和黑洞視界研究的全新窗口。
參與此次EHT觀測的上海天文臺專家壹致表示，對M87*黑洞的順利成像絕不是EHT的終點站。
壹方面，對於M87*的觀測結果分析還能更加深入，從而獲得黑洞周圍的磁場性質，對理解黑洞周圍的物質吸積及噴流形成至關重要。
另壹方面，大家翹首以待的銀河系中心黑洞Sgr A*的照片也要出爐了。
EHT項目本身還將繼續“升級”，還會有更多的觀測臺站加入EHT，靈敏度和數據質量都將提升，讓我們壹起期待，未來看到M87*和Sgr A*的更高清照片，發現照片背後的黑洞奧秘。
總之，人類既然已經拍到第壹張黑洞照片，那黑洞成像的春天還會遠嗎？