当你开始加入智者兼脱发行列时，你可能才会思考：我们为什么要看奥特曼故乡的邻居

在4月10日晚上9点左右，我们收到了来自世界上的第一张黑洞照片，那是来自M87星系中心的黑洞。

没有想到，黑洞原来是甜甜圈！（说蜂窝煤的我不听）

甜甜圈本身拥有超强的引力，在其周围，时空都会被扭曲，所有的世界线（粒子在四维时空中的运动轨迹）都会流向甜甜圈中心的奇点中，包括光。

在光都能被吞食的甜甜圈面前，我们是如何拍到这种景象的？

虽然光也会被甜甜圈所吞食，但在一定距离下（大概是2.6个史瓦西半径），光能够靠近甜甜圈边缘的轨道运行，转一个圈再出去。而这次照片中所呈现的黄光就是这样形成的。

此外，甜甜圈周围会有物质掉落，而掉落的过程中会发生大量碰撞，从而发热发光，这圈物质被我们叫做吸积盘。尘埃与气体在这个吸积盘里以极高的温度杂乱无章地在里面打转，其速度甚至是光速的几分之一，因为引力的原因，这些物质有一部分会被甜甜圈所吞食，随着时间的推移，甜甜圈也渐渐变成更大的甜甜圈。

同时在甜甜圈的两极还会出现大量物质喷射，从而形成很强的辐射，我们把它叫做喷流（图中蓝光），这些东西也都是可见的。

其实，这次观测的甜甜圈一共有2个，分别是M87星系（图中左侧）和人马座A*（图中右侧）中的甜甜圈。显然，广为流传的更多是M87，为什么没有那么多人说人马座A*呢？

 

从图中就可以看出，因为人马座A*的甜甜圈不太争气，长得不如M87家的好看。但人马座A*离地球只有大约2.6万光年，而M87星系离我们有5300万光年，离我们近的甜甜圈反而拍得不清楚，这又是为什么呢？

 

事实上，人马座A*的黑洞虽然离我们很近，是银河系中心的超大质量甜甜圈，但相对M87还是小了很多，质量只有太阳的400万倍，而且也没有这么活跃，只会周期性吞食物质，还会随着时间而变化，所以看起来不像M87这么好看。

那甜甜圈的照片又是怎么拍到的呢?

首先要明白一个概念，光学分辨本领的极限。

由于望远镜的半径是有限的，光通过望远镜的时候会发生衍射现象，直白的说就是糊了，口径越大分辨的角就越小，粗略估算是0.61*波长/直径。这次我们选择了相对受到星际尘埃的影响比较小的毫米波，口径按10米算，大概分辨本领能到1秒（1度的60分之一）。

 

而我们能分辨的最小大小是角度*距离，大约是1光年，而这个黑洞的视界大小只有太阳的20倍，也就是说我们最小的分辨本领是甜甜圈大小的近百万倍。然而我们的观测的一个对象是人马座A*附近的甜甜圈，在银河系中心，距离我们约2.6万光年。所以我们是不是可以洗洗睡了？那M87中的超大甜甜圈，距离我们5300万光年，估计更要凉了？

 

然而，作为真正的学习者是要学会查文献的！

 

第一，我们用了一个更厉害的技术。我们利用分布在全球几大洲的8个毫米波望远镜组成干涉阵列，每时刻至少有两个在不同地方的两个望远镜同时在看，当我们能精确知道两个望远镜之间的相对运动时，就可以让个望远镜的信号发生有效干涉，简单说我们相当于把望远镜的直径扩大到了地球这么大，大概大了几十万倍。

 

第二，我们并不是要看黑洞视界，而是看周围的吸积盘。这玩意可比视界大多了，就像台风眼和周围的风暴的关系一样。

 

当你逐渐学到智（tuo）者（fa）行列时，你会考虑一个更深刻的问题：我们为什么要看甜甜圈？为什么要给它拍照？

 

首先，我们并不需要用甜甜圈的照片来验证广义相对论（我们之前已经验证无数次了），我们想验证的是黑洞吸积盘的理论。这代表了我们的观测技术又有了一个不大不小的进步。但是为什么要搞得像新闻发布会一样，全球直播呢？

 

这是个好问题！让大众能偶尔关注科学，关注科学工作者，这就是一件极度重要的事情。

 

当然，众多竞赛老师们也会因此获得更多出题的灵感，看来相对论的题目可以延伸到甜甜圈方向了

 

温馨提示：竞赛党的要求是能想到最后2步。

参考资料：

[1] https://youtu.be/zUyH3XhpLTo

[2] http://youtu.be/S_GVbuddri8