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轨道望远镜可以帮助我们想象前所未有的黑洞。

牧羊人多尔曼用了将近十年的时间来完成不可能的事情。作为事件地平线望远镜（EHT）的负责人，该项目涉及数百名研究人员的国际社会，他在装有硬盘的手提箱上旅行了数年，以协调包括南极洲在内的四大洲的射电望远镜之间的观测。 2019年4月9日，合作终于使他们的工作成果硕果累累，全世界都在看着黑洞的第一张画像。

黑洞的先驱理论家詹姆斯·巴丁（James Bardin）在1973年称其为绝望，是天文学技术的杰出成就。但是，一旦数据处理完成并且香槟洒了，EHT的合作在某种意义上就变得像搭车的狗一样。哈佛大学的理论物理学家安德鲁·斯特罗明格（Andrew Strominger）说：“每个人都能这么快地拍摄出如此出色的照片，令所有人感到惊讶。 “谢泼德和迈克尔[约翰逊，哈佛大学-史密森天体物理学家兼EHT协调员]向我问了这件事。 “我们该怎么办？我们拍了张照片，现在呢？”

现在，斯特罗明格（Strominger）和一个跨学科的研究团队，包括理论家，实验者和一个哲学家，都返回了上周在《科学进展》上发表的wild昧答案。通过使用相当遥远的望远镜，EHT合作可以区分围绕黑洞流动的光的多次反射。通过分析这些纠缠射线中的确切图案，天文学家可以直接测量黑洞的基本特性，并以前所未有的方式测试爱因斯坦的引力理论。实际上，他们希望黑洞会变得更像恒星和行星：不仅是思考的对象，而且是直接观察的对象。

“对我来说，这些对象只是我试图在脑海中以数学方式形象化的方程式，” 致力于研究的哈佛大学理论家亚历克斯·卢普萨斯卡（Alex Lupsaska）说。 “但是现在我们得到了他们的真实照片。”

该团队基于爱因斯坦的相对论和前所未有的分辨率模拟，使用铅笔和纸进行了计算，以分析黑洞对光的影响。注意剧透！ “黑洞，它们是他们所做的一切中最好的，” Lupsaska说。这包括将光线弯曲成圈。

黑洞作为遵循物理学定律的最密集的物体，具有巨大的宇宙吸引力，而且物理学家早就知道，深渊隐藏在光的外壳中。在地球可以吸引飞逝的宇宙鹅卵石的地方- 在它飞回太空之前将其拉入数个轨道 -黑洞可以捕获真正的轻粒子。撞击到黑洞中的所有东西都会永远卡在内部，但是紧密沿着边界滑动的光子会绕黑洞旋转数圈。卢普萨斯卡说：“这是扭曲的，”尖叫着“时空的本质”。

Strominger，Lupsaska和他们的同事准确地计算出了灯罩的具体结构，以及从地球上观察时的外观。

运作方式如下。当光线接近黑洞时，其可怕的引力将它们带入轨道。穿过一定距离的光线在进入太空之前绕着黑洞转了半圈。光线稍微靠近一点可以绕一个完整的圈，然后再从它们所在的位置返回。靠近的光线仍然可以旋转一圈和两圈，其他两圈，依此类推。这些无尽的光线组中的每一个都可以形成图像（当它们撞击相机或眼球时），因此黑洞可以创建无限数量的此类图像。斯特罗明格（Strominger）将这种奇怪的效果与您将如何站在百货商店中的两面镜子之间进行比较，并观察反射如何进一步延伸到那里。

他说：“在拥有理想望远镜的理想世界中，您将看到一个黑洞，不仅看到无数嵌入其他图像的图像，而且还看到整个宇宙。”

但是EHT像所有望远镜一样，并不完美。这甚至不是望远镜，而是技术干涉仪。干涉仪通过比较两个不同地方的远距离观测值来工作。这些位置之间的距离越远，它们可以捕捉到的物体的细微特征就越多。随着黑洞的连续反射（对于观察者而言可能是环形的）变得越来越薄，天文学家必须使用更远的天文台来观测它们。

要检测反射环，EHT必须走得更远。最后，研究的作者得出结论，合作应该为其网络增加一个太空观测站。只有一个人要做。绕地球运行的卫星可以清楚地识别出第一个环，或者绕月球飞行的车辆可以看到第二个环。如果他们能够将航天器带到地球与太阳之间的位置，即第二个拉格朗日点（未来的詹姆斯·韦伯太空望远镜的目的地），那么他们就可以识别出前三个环。这样的任务可能耗资数亿美元-昂贵，但并不比最大的科研项目便宜。 “这是某天某人会做的事情，” Lupsaska说。 “这是时间问题。”

有了这笔钱，天体物理学家将获得很多有关黑洞的知识。对环的观察将立即成为相对论一般理论在具有足够强引力以将光线弯曲成完整环的介质中的首次测试。环的变窄非常准确，因此任何偏差都将表明发生了奇怪的事情。卢普萨斯卡说：“没有回旋的余地。” “您去那里进行测量，它是否符合理论？”

少数理论家期望爱因斯坦最成功的理论遭到破坏。相反，他们更兴奋的是，这些环可以证明存在两个黑洞，这些黑洞足够靠近以这种方式接收图像。天文学家有几种测量黑洞基本性质的方法，例如黑洞的质量和自转，但是他们必须做出很多假设来进行研究。圆环的图案仅取决于黑洞-与发光等离子体和附近的碎片无关-因此此类观察可以为物理学家提供一种更清晰的方式来回答他们关于这些神秘物体的最基本问题。

而这种分析仅仅是个开始。去年夏天提出这项工作后（期待得到专家评估），由于物理学家急于发展这一理论，引起了随后的研究热潮。 “需要强调的是有很多有趣的细节，我们还没有讨论过，他们激励着我们可能的新的研究，说：” 伊丽莎白 Himwich，哈佛研究生谁分析如何的光交替从一环到另一个类型。

卢普萨斯卡以生物学为例比较了在初期阶段所做的努力。“在要了解如何排列DNA并使用簇状短回文重复序列来复制和编辑DNA之前，您首先要到森林里并指定：“这是一棵树，这是一朵花，”他说。“正是在这里，我们在物理学领域研究黑洞，并将其作为实验科学。”

去年，我们终于拍摄了一个黑洞。怎么办？

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