拍照難在哪？用難以想象的計劃尋找“至暗信號”

　　給黑洞拍照的難點，在參與此次大科學(xué)計劃的專家眼中，可以用三個字來形容：“小”“暗”“擾”——細(xì)節(jié)太小，信號太暗，干擾太多。

　　黑洞如此遙遠，尋找它如同從地球觀察月球上的一個橘子，需要的望遠鏡口徑超乎想象。況且，這個望遠鏡還要足夠靈敏，才能“看”得清極其微小的細(xì)節(jié)。

　　自400多年前伽利略發(fā)明望遠鏡以來，人類科技水平的飛速提升讓望遠鏡的口徑越來越大、“分工”越來越細(xì)。但要給黑洞拍照，依靠人類現(xiàn)有任何單個天文望遠鏡都遠遠不夠。

　　這是一個難以想象的大科學(xué)計劃：用分布全球的8個觀測點，組成一個口徑如地球直徑大小的虛擬望遠鏡。條件苛刻的觀測點，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的內(nèi)華達山脈、智利的阿塔卡馬沙漠、南極點等。

　　要順利拍照，不僅要“看”得遠，還要選對頻道。“對黑洞成像而言，最佳的波段進行觀測至關(guān)重要，這個波段就在1毫米附近，成像的分辨率相當(dāng)于能在黑龍江漠河閱讀南沙群島上的一張報紙。”路如森說。

　　不同的望遠鏡各有所長。正是給黑洞拍照的這一特殊要求，讓包括“中國天眼”在內(nèi)的一些大型望遠鏡“束手旁觀”。

　　專家解釋，這一波段的黑洞電磁波輻射最明亮，而背景“噪音”的干擾又最小。

　　拍照難，洗照也不易。望遠鏡記錄下的海量數(shù)據(jù)，需要進行復(fù)雜的后期處理和分析，才能獲取最終的黑洞圖像。

　　以2017年4月的觀測為例，每個臺站的數(shù)據(jù)率達到驚人的32GB/秒，8個臺站在5天觀測期間共記錄約3500TB的數(shù)據(jù)。專家表示，如果是像看電影一樣不間斷地看，這些數(shù)據(jù)至少需要500多年才能看完。

　　該國際合作項目負(fù)責(zé)人、哈佛大學(xué)教授謝潑德·多爾曼表示，10多年來，正是技術(shù)的突破、新望遠鏡的建成，最終使人類能夠“看到”黑洞。

　　躋身一流，中國成為國際科學(xué)合作重要參與者

　　從首張月背照片到首張黑洞照片，人類觀測宇宙的新窗口正在不斷打開。在探索宇宙奧秘的征程中，中國也不斷貢獻著智慧。

　　我國科學(xué)家全程參與了給黑洞拍照這項國際合作，在早期推動這一項國際合作、望遠鏡觀測時間申請、夏威夷望遠鏡觀測運行、后期數(shù)據(jù)處理和理論分析等方面均做出了貢獻。

　　沈志強說，基礎(chǔ)科學(xué)研究的國際合作是大勢所趨，但很多時候不能只靠經(jīng)費投入“湊份子”，前期研究和人才積累是取得合作“話語權(quán)”的重要因素。

　　從“中國天眼”（FAST）到“世界巨眼”（SKA），從人類基因組測序到泛第三極環(huán)境研究，近年來，中國參與國際合作的廣度和深度不斷加大，在吸收世界創(chuàng)新養(yǎng)分的同時，也不斷貢獻中國智慧。

　　隨著全球射電天文學(xué)方興未艾，接連涌現(xiàn)類星體、脈沖星、星際分子和微波背景輻射四大天文發(fā)現(xiàn)。近年來，我國陸續(xù)建成多座射電望遠鏡，口徑從25米到65米再到500米，從追趕到并跑，天文學(xué)研究開始逐步躋身一流。

　　“過去一二十年間，中國在射電天體物理學(xué)、天文學(xué)等領(lǐng)域取得了巨大進展，在此次國際合作中做出了不可或缺的貢獻。”荷蘭奈梅亨大學(xué)教授海諾·法爾克說，隨著中國的射電干涉測量和太空探索能力迅速增長，中國將成為國際科學(xué)合作的重要參與者。

　　黑洞的順利成像不是終點。

　　主持歐洲地區(qū)發(fā)布會的德國馬克斯·普朗克射電天文研究所所長安東·岑蘇斯強調(diào)，未來還將增加望遠鏡的數(shù)量，甚至對新的黑洞進行觀測，繼續(xù)驗證廣義相對論的有關(guān)預(yù)測，借此了解星系的形成和演進，為人類解開更多奧秘……

　　愛因斯坦說，科學(xué)是永無止境的，它是一個永恒之謎。

　　“在偉大夢想的支持下，人類科學(xué)探索的腳步，將永不停歇。”沈志強說。（參與記者：劉芳、張毅榮、連振、黃堃、金立旺）