2019年4月10日21点整，天文学家召开全球新闻发布会，全球200多位科学家们用八个望远镜（阵）合力拍摄、并“冲洗”了两年的神秘照片与公众见面——人类首次直接拍摄到黑洞照片。

这颗黑洞位于代号为M87的星系当中，距离地球5300万光年之遥，质量相当于60亿颗太阳。照片中它的核心区域存在一个阴影，周围环绕一个新月状光环。

什么是黑洞

科普一下，黑洞不是洞，是天体。作为最神秘的预言宇宙天体之一，黑洞质量极大，密度极高，周围会产生巨大的引力场，它附近所有物质都难逃一吸，连宇宙中传播速度最快的光，也无法逃出黑洞。

而黑洞周围引力巨大的区域，就被称为「事件视界」，只要跨过这个边界，一切物理定律在此都会失效。

1915 年，爱因斯坦在广义相对论中最先预言了「黑洞」，1968 年，美国天文学家惠勒正式提出黑洞「black hole」的名词，虽然之后也出现过一些黑洞的间接影像可以证明它身处星河之中，但没人见过黑洞的真正样貌。

而就在昨天，我们成为了历史上第一波见证黑洞的人。

黑洞照片怎么拍出来的

从洪荒时代起，人类就从未停止过对头顶神秘星空的眺望。

为了捕获第一张黑洞图像，过去的十年多时间里，麻省理工学院的天文学家们联合了其他机构的同行们，让全球8个天文台同时对银河系中心的黑洞Sgr A* 和 M87星系中的黑洞 M87*展开亚毫米波段观测，这些望远镜统称为“事件视界望远镜” (Event Horizon Telescope，EHT)。

由于EHT此次观测的波段在1.3毫米，容易受地球大气的水汽影响，因此这些亚毫米波望远镜分布在高海拔地区，包括夏威夷和墨西哥的火山、亚利桑那州的山脉、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠以及南极点。

参与此次观测的包括位于世界6个地点的8个台站。其中由于位置的限制，位于南极的SPT望远镜无法观测到M87*。所以参与观测M87*的望远镜实际上是7台。

给黑洞拍写真的7位“摄影师”（南极望远镜无法测到M87*）

这里用到的观测技术，就是「甚长基线干涉测量」（VLBI）。通过这种技术，能将多个望远镜结合成一台孔径更大的望远镜，让距离不再成为限制。两个射电望远镜和一个数据处理中心，就能共同观测遥远的类星体以及河外星系。

因为黑洞本身是看不见的，这里的拍出的图像，其实是因为黑洞在「吃掉」身边恒星时，气体撕扯会产生旋转的吸积盘，加上部分吸积气体也会沿转动方向被抛出去形成喷流，这些气体摩擦都产生了明亮的光线，再加上其他频段的辐射，因此能捕捉到这些黑洞的发光现象。

当 8 个射电望远镜联合启动，VLBI 网将各射电望远镜接收到的信号转化为数字信号记录在磁盘上，然后通过数据中心处理和分析，就能获得观测目标的射电精细结构图像，最高分辨率可为哈勃空间望远镜的数百倍。

Katie Bouman成为此次黑洞照片的关键

这不是咔嚓一下就能完成的摄影过程。上面提到，通过 VLBI，要将事件视界望远镜的所有观测数据集合、整理。但黑洞拍照产生的数据量太大，每天获得的数据相当于欧洲核子研究中心一年产生的数据量。

而如何有效地处理这些数据，成为了头大难的事情！

据美国有线电视新闻网报道，凯蒂·博曼（Katie Bouman）开发了一种关键算法，该算法在三年前帮助设计了成像方法。将这一新算法称作 CHIRP，也就是「使用图像块优先的连续高分辨率图像还原」（Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors）的缩写。

该算法导致了M87星系中心的超大质量黑洞图像。据美国有线电视新闻网报道，博曼与200多名科学家合作，花了三年的时间指导图像的验证和图像参数的选择，因为他们从一系列望远镜中获取了“稀疏和嘈杂的数据”来制作图像。

凯蒂·博曼（Katie Bouman）是谁？

美国总统特朗普女儿伊万卡专门为她转推，向幕后英雄，MIT的计算机科学家博曼致敬。那博曼到底是谁？

博曼，出生于1989年5月9日，是西印度群岛印第安纳州土著人。

博曼的大学教育始于密歇根大学，2011年获得电气工程学士学位。之后2013年获得麻省理工学院电气工程和计算机科学硕士学位。拿到硕士学位以后，她继续留在麻省理工学院攻读博士学位，并于2017年获得博士学位。

而作为科研世家，他的父亲是普渡大学的工程学教授。

他父亲说：“她在高中的课堂上总是有条不紊的，实验室笔记做得非常详细，以致于我都迫不及待地想要展示给我的学生看”。

博曼优秀的学习习惯使她不断的进步与成长。

2016年11月，她做过一个TED演讲《怎样拍摄一张黑洞的照片》，简单明了地讲解了黑洞的照片是如何产生的，而在那时，她仅仅是麻省理工学院电气工程和计算机科学的研究生：

博曼构建了一个庞大的人造天文图像数据库，其包含这些图片在不同望远镜中可能生成的测量结果，并考虑了大气层噪音的随机变化、望远镜内部的热力学噪音、以及其它噪音的影响。因此，她的算法比之前用于从测量数据中还原图像的算法要更加准确，并能更好地处理噪音的问题。她还将她使用的测试数据公开，使得其他研究人员也能使用。

因她提出的算法，让各大望远镜收集到的数据可以“拼”到一起，这才有了弥足珍贵的黑洞照片。历时约两年的“洗”照片，终于告一段落。而今年，作为博士生的她仅仅29岁。作为幕后英雄，可谓是年轻有为。

不仅仅是照片，探索未止

虽然照片看起来依然是一片迷幻的“混沌”，但这次历史性的探究，也是人类史上一块耀眼的丰碑。这次的重大发现，不仅让我们能接触到黑洞的真实面貌，更重要的是，帮我们验证了爱因斯坦广义相对论和黑洞的物理性质，包括黑洞真实质量、直径、自转速度......

在未来，黑洞是否会如霍金所言“蒸发”，我们不得而知。但，探索不会放弃，你我都在路上。向博曼学习，学习其探索精神、创新精神以及钻研精神，从已知到未知，探索永不止步。