银河系中心的黑洞，到底是怎么拍出来的？

本期内容，非常烧脑，你要不要挑战一下呢？

那就试试吧！

话说有这么一个东西，速度快到了光速的8%，每秒24000公里，是的，不是2400，是24000！你闭上眼睛想象一下这个速度，两秒不到就能绕赤道一圈，16秒不到就能登上月球，这也太不可思议了把，那到底谁这么快呢？

它是一颗位于银河系中心的恒星。

当科学家们把望远镜对准我们所在星系的中心，穿透重重迷雾之后，他们看到了一堆有趣的东西。

准确点说，是一堆比闪电侠跑的还快的恒星。

每秒24000公里！在这里，也就是个普通的成绩而已。

于是，它带出了一个结论：

在银河系的中心，必然存在着一个超大质量的黑洞！它用它巨大的引力场，捕获了这些被称作是“S型星”的年轻恒星，并甩着它们，陪着自己一起玩。

好吧，别以为你是黑洞我就逮不到你了。

就在前段时间，人类通过“事件视界望远镜”，把它的真面目拍下来了！人马座A，它原来长这个样子。

嗯，你这个坏东西，躲在银河系中心可要少干点坏事呀。不过，问题就来了：

首先，黑洞的特征不用我再多说了，我们之所以能拍出它，第一，拍出的其实根本就不是本尊，注意呀，不是本尊！！而是围绕着它旋转的炙热的等离子体。

这些等离子体位于黑洞周围的吸积盘里面，也就是被黑洞的强大引力捕获、围绕着黑洞旋转、随时会掉进黑洞去喂养它的，尘埃和气体等物质组成的圆盘。

它们之所以会发光，是因为其运行的速度实在太快，大概就是光速的几分之一吧，所以碰撞也就超剧烈，自然其温度就上升到了数百万摄氏度，能够发光的程度了。

好吧，即使能发光，但不管是M87还是人马座A，都离我们极其遥远，怎么看？

可见，事件视界望远镜真的是一台超厉害的望远镜呀。欸，等等，它其实根本就不是一台，而是很多台。

是由很多台遍布全球的射电天文望远镜所组成的望远镜网络，利用一种称为“超长基线干涉”的测量法，用1.3毫米波长的无线电波来成像的。

是不是听起来很复杂，好，那我就帮你拆解一下。先看一台射电望远镜，是如何成像的。

我们可以把遥远的恒星，或者任何信号源，想象成一个落入水面的石子。它所激起的水波就是其发出的电磁波了。

记住一点，光其实就是电磁波，所以我们在这儿只把“光”这个称呼换成更准确的电磁波而已。

这些波会向四面八方沿着径向扩散传播，等到了遥远的地球上时，波与波之间，已经几乎是完全平行的状态了，于是我们叫它“平面波”。

射电望远镜是如何接收它的呢？

望远镜通过不断的改变方向来扫描天空。因为当它正好对准信号源时，所有被抛物面天线反射到接收器里的电磁波都走过了相同的距离，于是能够同步到达，叠加在一起后形成了建设性干涉，使信号达到了峰值，就呈现出了一个明显的亮点。
但是！只要稍微偏离一点点，就会出现有的电磁波先到，有的电磁波后到，就既有建设性干涉也有破坏性干涉了，于是信号变弱，亮点变暗，直到，任何信号都接受不到了，那就说明，望远镜的方向已经彻底离开了信号源的位置了。

这就非常像拍摄黑白胶卷照片，因为我们所看到的每一张黑白照片，都是由很多明暗程度不一的小点组成的。

只要是这些小点足够的小，我们就能忽略它们看到更为清晰的图像了，这就是分辨率。

在射电望远镜这儿叫做“角分辨率”，它意味着我们刚才说的，转过一点点角度后，所能看到两处点的区别有多大。

但是很可惜，黑洞离我们实在太远，而且实在太小。

于是就成了，把天线转过去，欸，能看到它了，但再转一点点，要么就根本看不出变化，要么就直接转过啥也看不到了。

很简单，是因为一台射电望远镜受限于其天线口径的大小，最小的角分辨率可能都已经是跨过了整个黑洞的直径了的。就像大网捕小鱼，怎么兜得住呢。

根据计算，除非咱们有一台地球直径那么大的射电望远镜，才有可能对M87和人马座A成像。

但这显然不可能嘛。不过，考虑到射电望远镜的成像原理，干涉，极端的情况下。

我只要在南极和北极架两个天线，同时对准信号源，它们所反射的信号不是一样也能产生干涉吗，等于是虚拟出了一个地球直径的射电望远镜出来。

唯一不同的是，咱们不可能在太空中去建一个信号接收器。

取而代之，是将这两台射电望远镜各自收集到的干涉信号，通过某种算法叠加到一起后，来形成一个最终的图像。这便是“超长基线干涉测量法”了。

通过在地球表面相距甚远的地方布设很多对这样的望远镜，并精确记录它们接收到的信号。