那張黑洞「甜甜圈照」其實像追日環食
日環食快來前,我在海邊一直看手錶又看相機。薄雲一片片飄過,誰都不敢說自己能拍到最清楚的那圈光。大家只好各拍各的,想著晚點把照片湊在一起。
他們盯的不是太陽,是M87星系中心那個叫M87*的亮點。人們早就猜:黑洞外有一圈發亮的熱氣體,光會被重力拗成一個環,中間看起來更黑,因為很多光掉進去就回不來。難的是,那個環在地球上看,細到單一望遠鏡根本看不清。
所以他們像分散在各地追日環食的人。二零一七年,有八座射電觀測站在好幾個晚上同時收同一段很淡的無線電訊號。時間對準後,就能把零碎訊號合起來,像把地球當成一個超大的鏡頭。小結論很直白:同一時間拍到的多張模糊照,有機會拼出一張清楚的。
拼圖最怕自己騙自己,明明沒有環卻硬拼出一個。於是不同小組各用各的方法重做影像,也拿不同夜晚的資料互相比,還先把清晰度調到差不多再比。結果那個接近圓形的環一直都在,中間也一直明顯更暗,像一堆被雲抹過的日環食照片,最後都指向同一個亮圈和黑心。
那個環還有一邊比較亮,常常是南邊更亮,亮點的位置又會慢慢飄。日環食照片如果亮一塊,可能是雲或鏡頭反光;M87*這種不平均亮度,反而像是熱氣體在黑洞旁邊繞得超快,朝我們這邊轉來的那側看起來更亮,像車子靠近時聲音會變大那樣。
接著大家最想問的是:這個環到底代表多大的黑洞?他們把量到的環大小,拿去跟一大堆電腦做出的「可能場景」比,那些場景都照著強重力和炙熱、帶磁性的氣體該有的樣子,還刻意模擬成跟真實觀測一樣的模糊度。比對後,得到M87*的質量大約是六十五億個太陽。有些設定也被刷掉,因為那些會讓影像在幾天內亂跳、變形得更誇張,跟實際看到的不一樣。
以前,遙遠星系中心只是一個小亮點,大家用想像去補。現在像把各地追日環食的照片拼起來那樣,人們真的拼出一個亮環和黑暗的中心,跟黑洞會把光拗彎、吞掉的老預測對得上。看到那個安靜的黑圈時,很難不覺得:原來最遠的地方,也能留下讓人量得到的痕跡。