银河系中心超大质量黑洞多重（科学汇银河系中心黑洞长这样）
银河系中心超大质量黑洞多重（科学汇银河系中心黑洞长这样）不仅如此，M87黑洞有极大的观测优势，它的转动轴只有17度，也就是说，我们几乎是沿着它的转轴方向去观测，所以几乎没有什么遮挡。那是因为，首先，M87黑洞的质量大约是太阳的65亿倍！而银河系黑洞质量是太阳的400万倍。两个黑洞虽然都是庞然大物，都属于超大质量黑洞，却完全不是一个量级的，Sgr A*比M87黑洞小了1500多倍。为什么拍摄反而更困难同学们一定还记得，2019年，EHT发布的首张“甜甜圈”黑洞照片，是来自M87星系的中心黑洞，这个星系距离我们5500万光年。而这次发布的银河系黑洞距离地球约2.7万光年。大家可能会问了，既然我们的银河系中心黑洞距离近得多，为什么第一张黑洞照片是遥远的M87呢？
钱江晚报·小时新闻记者 郑琳
北京时间2022年5月12日晚9点，事件视界望远镜（EHT）合作组织正式发布了银河系中心黑洞人马座A*（Sgr A*）的首张照片。这是EHT合作组织继2019年发布人类第一张黑洞照片，捕获了位于更遥远星系M87中央黑洞之后的又一重大突破。2020年，诺贝尔物理学奖授予的正是黑洞的理论和观测研究。
看到这张银河系中心黑洞照片，大家一定很好奇吧？距离2019年4月10号，人类首张黑洞照片发布已经过去了3年。如今这张银河系黑洞的照片再次激起大家对浩渺宇宙的兴趣。本期，来自杭二中的高中生们，就提出了许多关于黑洞的有趣问题，而这些问题已经超出了中学物理的知识范畴，我们特别邀请了黑洞理论专家，为同学们解答疑问。
“自家门口”的黑洞
为什么拍摄反而更困难
同学们一定还记得，2019年，EHT发布的首张“甜甜圈”黑洞照片，是来自M87星系的中心黑洞，这个星系距离我们5500万光年。而这次发布的银河系黑洞距离地球约2.7万光年。
大家可能会问了，既然我们的银河系中心黑洞距离近得多，为什么第一张黑洞照片是遥远的M87呢？
那是因为，首先，M87黑洞的质量大约是太阳的65亿倍！而银河系黑洞质量是太阳的400万倍。两个黑洞虽然都是庞然大物，都属于超大质量黑洞，却完全不是一个量级的，Sgr A*比M87黑洞小了1500多倍。
不仅如此，M87黑洞有极大的观测优势，它的转动轴只有17度，也就是说，我们几乎是沿着它的转轴方向去观测，所以几乎没有什么遮挡。
而银河系中心黑洞，对于我们这些处于银河系内部的观测者来说，很有点“不识庐山真面目，只缘身在此山中”的味道。
来自斯图尔德天文台、亚利桑那大学天文系和数据科学所的EHT科学家打了个比方：“有点像给一只正在追逐自己尾巴的小狗拍张清晰照片。”这是很困难的。
原来，黑洞周围的气体都以接近光速的速度绕着黑洞高速旋转。气体绕转M87黑洞一周需要几天到数周时间，但对于相对小很多的银河系黑洞来说，几分钟内气体即可绕转一周。这意味着就在EHT观测Sgr A*之时，该超大质量黑洞周围绕转气体的亮度和图案也在时刻快速变化着。
银心黑洞是怎么拍的？
全球的望远镜组网“合拍”
前面说过，银心黑洞在成像时会受到很多的遮挡。比如，在光学波段去观察银河系时，我们会看到很大的尘埃等气体的遮挡，这个时候就必须利用波长更长的红外或射电波段。目前成熟的是毫米波和亚毫米波波段，也就是视界面望远镜。与2019年所拍摄的M87的照片非常类似，银心黑洞也是利用全球8个不同的毫米波望远镜来拍摄的。
它的原理，就是利用全球各地不同的望远镜组成了一个“虚拟望远镜”，这个虚拟望远镜的口径相当于地球的直径，达到上万公里。
这个庞大的望远镜组合分别为：位于智利的ALMA 位于南极的SPT 美国夏威夷的SMA 墨西哥的LMT 位于美国夏威夷的JCMT，位于西班牙的IRAM 位于智利的APEX，和美国亚利桑那州的SMT。
事件视界望远镜（EHT）的分布
这其中，美国夏威夷的JCMT望远镜，是中国参与运行的一个望远镜，不少中国科学家在这里进行观测。
因为单独观测难度很大，所以此次看到的银河系中心黑洞（Sgr A*）的照片是研究团队花费了好多时间提取出不同照片，再进行平均后的效果。这个过程有多复杂呢？
同学们可以回想一下，M87黑洞的照片是从2017年开始拍摄的，2019年团队就发布了照片。
然而，同时开始拍摄的银河系中心黑洞却花了5年，科学家们用超级计算机合成和分析数据，对黑洞模拟数据库与观测结果进行严格比对，才让我们第一次看到银河系中心黑洞。
事件视界望远镜（EHT）拍摄到的Sgr A*
【大咖有约】
黑洞理论专家、湖南师范大学教授余洪伟
Sgr A*黑洞的照片，引起了杭州的中学生极大的兴趣。不过，黑洞的理论知识对于中学生来说显然是“超纲”了。中学物理老师告诉记者，高中物理课本涉及到狭义相对论里的基本概念，而黑洞的知识已经涉及广义相对论的范畴。但是同学们还是对黑洞充满好奇和兴趣，听说成长读本可以为他们联系到黑洞理论专家，大家都非常兴奋。
本期，来自杭二中的高中生们向专家大胆提问。我们邀请了一位重量级的学者，湖南师范大学教授、教育部长江学者创新团队带头人余洪伟为同学们解答问题。他长期致力于相对论与引力、黑洞与宇宙学，以及量子理论基本问题等方面的研究。看到中学生对黑洞感兴趣，余教授表示很高兴，“希望有机会可以直接交流。”
502班陈明：有没有可能存在很小的黑洞，或许就在地球上甚至我们身边，只不过因为太小不会破坏地球？如果一个黑洞真的非常小，那么它将如何演变？
余洪伟教授：可以存在很小的黑洞，微型黑洞最可能出现在原初黑洞中。原初黑洞不是由大质量恒星的坍缩形成的，而是诞生在宇宙早期，是早期宇宙的涨落导致的，宇宙在早期由于局域空间的物质分布过于密集，导致物质直接坍缩成黑洞。但是，我们的身边应该不存在微型黑洞。很小的黑洞，会在极短的时间里蒸发掉，这叫做“霍金蒸发”。例如，一个质量为一千吨的黑洞，可以算小黑洞，它会在0.000001秒的时间里蒸发殆尽。
502班陈灏：形成黑洞的天体在微观上是如何克服斥力使体积缩小的？
余洪伟教授：当质量超过一定极限的恒星，任何微观上的斥力都抵抗不了引力坍缩。
508班姚远：黑洞是否像其他星体一样在自转？其转动是否可以测量？在吸积盘上的物体进入施瓦西半径以后，会发生什么？
余洪伟教授：黑洞也有自转，也可以观测到它的自转。黑洞的自转速度可以很慢，也可以很快，甚至可以接近光速，达到多快的速度和黑洞的质量有关。物质进入黑洞以后，由于时间和空间坐标互换，速度的定义与黑洞外部不一样了，物质将无法逃脱终止于奇点的命运！
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