望向黑洞：人類首次直接觀測銀河中心黑洞

現(xiàn)在，大部分物理學家已經(jīng)接受了黑洞—一個重力無限大、擁有無限密度、時間凝固、光在其中被捕獲的區(qū)域—的存在。黑洞可以分為兩類：一類是質(zhì)量與恒星相仿的黑洞，在星體坍縮后形成；另一類是質(zhì)量巨大的黑洞，科學家認為這種黑洞存在于所有星系的中心。在每個黑洞的中心都有一個奇點，在那里所有已知的物理法則都不發(fā)揮作用。每個黑洞都有一個被稱作“事件視界”的邊緣，黑洞會從那里不斷向宇宙的其他地方擴散。正如Doeleman所說，“事件視界”是“一層時間與空間的薄膜，使某些地方和我們所處的世界有原因地區(qū)分開來”。這扇出入宇宙的大門有著嚴格的規(guī)則—任何進入的物體都不能重新返回。

事實上，從來沒有人觀察過“事件視界”，但它應該是可以看到的。理論物理學家預測，黑洞周圍的時間空間的極度扭曲將會創(chuàng)造一個被閃耀光圈包圍著的黑色圓形陰影。事件視界望遠鏡的終極目標就是捕捉到一張來自那個陰影的圖像。

假如這個項目取得成功，人們就能知道在黑洞的邊緣，即宇宙最極端的環(huán)境下，廣義相對論將會怎樣被證實。這也會為一直只是被假設存在、而從未被證實的黑洞的存在提供確鑿的證據(jù)。“現(xiàn)在我們只能假設，”加拿大滑鐵盧大學的理論物理學家、EHT項目的合作者Avery Broderick說。“但是只有假設注定無法令人信服。除非你能在針尖上找到一個正在跳舞的天使，否則就沒有立足點去追究在針尖上到底有多少天使在跳舞。”

在距離莫納克亞火山240000萬億千米以外的地方，人馬座A*正在向宇宙發(fā)射輻射。曾經(jīng)屬于星云和恒心的電子和離子以接近光速的速度繞黑洞運行，它們每24分鐘繞周長為2.3億千米的圓周轉(zhuǎn)一圈，同時發(fā)出跨越電磁波譜的輻射。一小部分在2萬6千年前發(fā)射出的輻射將于今晚到達地球，而其中更小的一部分甚至會降落在莫納克亞的山頂，擊打在射電望遠鏡天線的收集盤上。

如果一切正常的話，收集盤會把射電波導入氦制冷收集器里。在那里，射電波會通過地下光纜被傳送至控制室。這些信號將會被一臺空調(diào)大小、價值30萬美金、每千萬年只會誤差1秒的原子鐘標上時間、放大并數(shù)字化。隨后，這些信號將會被記錄在一個容量為8TB的硬盤里并運送至EHT的“透鏡”—一臺由超級電腦推動的相關器，它位于麻省理工學院設在波士頓郊區(qū)的Haystack研究所。

在Haystack，一名技術員會從參與觀測的3個站點提取數(shù)據(jù)：位于夏威夷的亞毫米波陣列天文臺和James Clerk Maxwell望遠鏡，位于加利福尼亞州的毫米波聯(lián)合陣列天文站(CARMA)，以及設在亞利桑那州的亞毫米波天文望遠鏡(SMTO)。同時，科學家會試圖從其他噪音中分辨出有價值的信號。盡管溫度已經(jīng)被降至僅比絕對零度高4攝氏度，望遠鏡接收器仍然會產(chǎn)生相當于宇宙信號強度10萬倍的噪音。“在噪音的頂部有一小部分是信號—除了一點時間的差異和頻率的改變—這在不同的觀測站是幾乎一樣的，”負責EHT項目儀器的天文學家、電子工程師Jonathan Weintroub說，“不同觀測站的信號相同是因為其來源是相同的。”

為了獲得最高的清晰度，所有的工作要在每個站點正確地進行。在亞毫米波陣列天文臺那里，一切正常。剛過晚上7點，在經(jīng)過徹底的軟件檢查后，天線指向天空，記錄器開始工作，長達12小時的觀測工作開始了。一個裝滿零食的旅行袋在各處傳遞著。我坐在Ryan Howie—一位自從2007年第一次觀測活動就在這里工作的20歲出頭的望遠鏡操作員—身邊，詢問他今晚的準備是否很混亂。“完全沒有，”他說，“其實這比前幾次的運行要順暢多了。”