對於人類而言，視覺資訊有著強大的力量。當伽利略將望遠鏡指向天空，地心說的根基便開始動搖；當列文虎克將顯微鏡對準水滴，微生物的世界首次向人類敞開。如今，事件視界望遠鏡（EHT)合作組織剛剛拍下黑洞的第一張照片，我們還仍不知道前方有怎樣的驚喜在等待。
儘管此前的天文觀測已經拍到過黑洞周圍的物質，計算機模擬影象也預測了黑洞可能的模樣，直接觀測黑洞仍然具備非凡的意義。“要想檢驗一個理論，你就得到這些極端的宇宙實驗室去，”EHT發起者和首任主管、哈佛大學資深研究員謝潑德·多爾曼說。
並且，這一技術的實現還意味著更多激動人心的可能。其他的黑洞是什麼樣子？我們何時能看到黑洞的動態影片？對黑洞內部進行觀測有可能實現嗎？多爾曼說：“重大發現能回答一些問題，但最好的總在前面——我們正處在一個黑洞研究新時代的開端。
事件視界望遠鏡團隊的成立要從人馬座A*(SgrA*)說起。這是一個位於銀河系中央，離我們約26000光年，距離地球最近的超大質量黑洞。根據理論的預測，在觀測黑洞時，“我們會看到一個陰影，被明亮的光芒環繞。陰影之內隱藏著黑洞真正的邊界，即事件視界（event horizon)，包括光線在內的任何物質一旦跨過邊界，就無法從黑洞強大的引力場中逃脫。
從事件視界邊沿逃逸出來的光線和其他波段的電磁波，就是天文學家研究黑洞的重要線索。在20世紀90年代，科學家已經在3.5毫米（mm)波長對SgrA*進行了觀測，但是效果並不理想。因此從上世紀90年代末開始，多爾曼和同事希望將觀測目標轉向波長1.3mm的波，他說這是為了把握“宇宙級的巧合”。他解釋，這樣的亞毫米波由緊鄰黑洞邊緣的熾熱氣體發出，既不容易被這些熾熱的氣體散射，也不容易被銀河系中較冷的氣體散射，因而能夠一路穿過廣衰的宇宙抵達地球，被高海拔地區的望遠鏡捕獲。
望遠鏡的解析度取決於觀測波長和望遠鏡口徑的比值。一臺望遠鏡的觀測波長越短，影象解析度就越高。多爾曼團隊利用設在夏威夷、亞利桑那州和加利福尼亞州的多臺射電望遠鏡同時對同一目標進行觀測，然後將資料彙總處理，這相當於得到了一臺超大型望遠鏡。這是射電天文學中常用的觀測手段，稱為甚長基線干涉技術（VLBI)。但是，改變觀測波長意味著需要對裝置進行重大改進。
多爾曼說：“對於1.3mm波長，望遠鏡上原有的探測器的靈敏度不如3.5mm波長那麼理想，因此我們需要開發一套全新的VLBI裝置，以便用更快的速度、更大的頻寬進行記錄。”相關的電子裝置和原子鐘也需要進行升級。而且，專案中的一些望遠鏡此前不支援VLBI技術，研究團隊需要到觀測點安裝相應的裝置。
這一切努力在當時完全是一場冒險。多爾曼回憶：“在20世紀90年代，利用位於西班牙和法國的望遠鏡在1.3mm波長得到的測量結果中，陰影的特徵非常不清晰，無法生成影象，也無法測量它的大小……當時我們都不清楚EHT專案是否可行。有人懷疑不值得朝這個方向繼續努力，但也有人覺得我們應該再次嘗試，看看能不能得到更精確的觀測結果。”
到2008年，多爾曼團隊終於完成了對SgrA*陰影的觀測，結果完全符合理論預測。“當我第一次看到來自Sgr A*的訊號，我久久地盯著計算機螢幕，不敢相信自己看到了什麼，”多爾曼回憶，“那是一個奇妙的發現時刻，我希望所有的科學家都能體驗。”
直到這一刻，科學界才確信：對黑洞拍照完全可行。
文章摘選自《環球科學》
