中国经济周刊-经济网讯 （记者 宋杰）自上世纪末起，中国科学院上海天文台（以下简称：上海天文台）就在超大质量黑洞的高分辨率观测领域崭露头角。经过二十多年的不懈努力，该团队不仅积累了丰富的经验，还与国内外众多科研机构建立了广泛的合作关系。
在近年来的合作中，上海天文台的科学家们与全球同行共同努力，于2019年和2022年成功捕捉到M87星系中心的黑洞照片以及银河系中心的人马座A*黑洞照片，这标志着人类对黑洞的认知进入了一个全新的阶段。
2023年，上海天文台引领国际合作，发布了M87黑洞的“全景照”，这是人类首次为黑洞及其周围环境拍摄的全貌。这一突破性的成就不仅激发了全球科研人员的极大兴趣，也进一步提升了上海天文台在超大质量黑洞成像研究领域的地位。
然而，上海天文台的探索之路并未止步。近期，《中国经济周刊》记者获悉，黑洞成像研究团队正积极筹备建设我国的亚毫米波望远镜，以推动下一代黑洞成像研究。
上海天文台在黑洞成像研究领域所取得的成就和贡献，不仅展现了我国在科研领域的实力和影响力，也为全球天文学的发展注入了新的活力。他们用实际行动证明了中国科研人员的智慧和勇气，为人类的宇宙探索之旅贡献了独特的“中国声音”。
“定要在黑洞成像领域发出‘中国声音’”
2019年4月，当时全世界200多位科学家合作完成的一项重大天文学成果——人类首张黑洞照片在全球多地同步发布。这其中，来自中国大陆的有16人，包括中国科学院上海天文台的8人。
“某种意义上，我们是从无到有、从弱到强、从点到面，中国天文学正在逐渐地赶上世界的发展前沿。”中国科学院上海天文台台长沈志强说，“天文绝对是浪漫的，但从事这个行业更多的是长期深耕、默默无闻。”
在沈志强看来，人类首张黑洞照片是全球团队合作的典范，来自世界各地的科研人员在十几年的时间里以拍摄黑洞照片为科学目标，创建了事件视界望远镜（EHT）合作组织。EHT的科学目标不仅是通过拍摄照片证明黑洞的存在，更是要了解更多黑洞相关的物理性质，以及气体被黑洞吞噬的过程。
黑洞成像研究一直是上海天文台着力发展的重点方向，尤其在前期3毫米观测发现银河系中心存在超大质量黑洞的新证方面引起了国际同行高度关注。近年来，上海天文台的科学家们在国际黑洞成像研究领域的参与度也不断提升。
上海天文台的路如森研究员自2018年回国后便组织起科研团队，聚焦近邻超大质量黑洞与喷流的高分辨率成像研究，推进EHT、东亚（亚）毫米波VLBI等合作，与马普射电天文研究所成立伙伴小组。2023年，路如森牵头国际团队完成对M87黑洞及其周围环境的成像研究，首次在新波段捕获该黑洞的照片并对黑洞周围的吸积流和喷流一同进行成像，实现给活动星系核的“中央引擎”拍摄“全景照”的突破，结果发表在《自然》杂志，在全球引发广泛关注。虽然出成果的过程煎熬又磨人，路如森却认为：“科学需要辩论，已有研究的‘天花板’需要打破，更要发出‘中国声音’。这能了解他人的看法、获得借鉴，让研究结果更严谨。”
上海天文台助理研究员赵杉杉在2017年加入了EHT合作组，亲历了M87黑洞照片和银河系中心黑洞照片的合作研究过程，其中对观测数据的理论解释是她最为熟悉的环节。“对于公众来说，可能看到黑洞照片就足够了，但对于科研人员来说，我们更关心的是黑洞照片背后的物理意义。”赵杉杉对记者说。她还作为东亚代表，担任了EHT合作组的青年科学委员会委员。
“要用咱们自己的望远镜为黑洞拍电影”
要从地球上看见黑洞，必须使用在亚毫米波段工作的望远镜。上海天文台副研究员江悟，作为EHT合作组织一员，参与了位于夏威夷的亚毫米波望远镜的观测工作。“去那里观测除了高原反应引起的气喘和些许头痛外，印象最深的是虽然在半夜观测，大家都热情高涨，工作时一丝不苟，通力合作。”江悟回忆道，“最大的福利莫过于有时还能在凌晨返回基地的途中见到另一个山头的火山口正喷发着火星子，同时见证大自然的神奇和宇宙黑洞的神奇算是都赶上了。”
目前，天文学家们已经得到两个超大质量黑洞的图像。那么接下来是否可以看见两个相互绕转的超大质量双黑洞呢？根据天文学的星系并合理论，这在理论上是存在的。江悟对此很着迷，也正在和同事一道努力推进亚毫米波望远镜的建设，特别是多频同时接收技术的研发。“多频同时接收技术是未来的发展趋势，”江悟说，“它能够探测更弱的信号，这样天文学家们就有望观测到更多黑洞图像，同时也发现更多的双黑洞。”目前，江悟正在与国际同行积极开展多频同时接收技术的观测实验。
“EHT在首张黑洞照片后，就提出了下一代EHT计划——给黑洞拍摄“电影”，我们也积极参与其中，期待在国际天文舞台发出更响亮的‘中国声音’。”沈志强这样表示。
目前EHT的望远镜分布不足以实现“电影”的拍摄，需要更多望远镜的加入。路如森认为，为了在下一步给黑洞拍摄“电影”的研究中抢占科技制高点和更多国际学术话语权，就要有我们自己的观测设备。
目前，大部分的射电望远镜的工作频段在厘米波段，而给黑洞拍照的望远镜需要做到毫米波段，甚至亚毫米波段，这对望远镜的制造工艺和工作环境都提出了非常苛刻的要求。由于亚毫米波在穿过大气层时会被大气中的水分子吸收，亚毫米波望远镜需要在干燥的高原地区建设。我国西部地区晴朗干燥，具备优良的亚毫米波望远镜台站建设条件。
如今，上海天文台正积极布局亚毫米波望远镜，已推动实施了我国毫米波VLBI实验系统建设，在上海松江地区建设了一台5米口径的毫米波望远镜，进行技术验证，同时提出并推动在西部地区建设亚毫米望远镜及阵列并发展相关观测设施，以期用“大设备”产出“大成果”：加入对银河系中心黑洞的“24小时不间断的接力观测”，为黑洞“拍电影”。
青年科研人员赵杉杉也在这种科学课题研究与工程项目的“交融”之中不断成长。如今，她不仅从事理论研究，还更加积极地投入到观测和望远镜技术的领域中。为了早日用上中国自己的设备给黑洞拍照，她迎难而上，投入完全未知的新领域。为此，赵杉杉跟随团队去西藏进行考察，寻找合适的站址。“人的适应力都很强的。在海拔四千多米的地区，一开始说两句话就要吸氧，但过几天就能跑了。”
在推进毫米波VLBI实验系统的过程中，“为了保证进度，我拿着小本子四处‘督工’，还去了工厂。我学习到望远镜的每个零件都要精益求精，任何一个小螺丝的松动，都会影响到最后的结果。”赵杉杉对《中国经济周刊》记者表示：“理论研究通常是纯粹和完美的，而造望远镜总是会出各种各样的状况，需要你用一种更务实的心态来应对。”
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黑洞：黑洞app
宇宙：宇宙末日
上海：上海电力大学
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