黑洞，究竟是怎樣神秘的存在？得益于一張張照片，人類對它的認知一步步具象化——
2019年4月，由事件視界望遠鏡(EHT)拍下的人類首張黑洞照片——M87星系中心超大質(zhì)量黑洞照片發(fā)布，震驚世界；
3年后，由EHT拍攝的銀河系中心黑洞照片首發(fā)，從強引力場角度驗證了愛因斯坦的廣義相對論；
此后一年不到，國際研究團隊首次拍攝到了M87的黑洞“全景照”，黑洞陰影、吸積盤和噴流同時定格在一張照片中。
這3張標志性的照片，展現(xiàn)了中國科學院上海天文臺黑洞成像研究團隊從積極參與，到在世界黑洞研究前沿占據(jù)一席之地的成長足跡?！疤煳臒o疑是浪漫的，但研究人員更多時候是在默默無聞地長期深耕?！敝袊茖W院上海天文臺臺長沈志強如此描述這個仰望星空的團隊。
打破研究“天花板”
1997年，沈志強博士畢業(yè)，“看清”黑洞對他似乎有著無窮吸引力，“那時要等上20個月，才有5小時觀測機會。”
此后的5年間，他和同事們開展了20多次高分辨率VLBI(甚長基線干涉測量)觀測，其間的每一步工作都代表了當時該領域的最新進展。2005年，沈志強領銜國際天文研究小組在《自然》雜志上發(fā)表了世界首張3.5毫米觀測波長的銀河系中心黑洞高分辨率圖像。
“我回國，就是想把國內(nèi)黑洞成像研究推進到國際先進水平。”一路求學，路如森始終將導師沈志強的愿望記在心里。2018年，他帶著多年的研究積累回國，加入上海天文臺射電天文科學與技術研究室。
“科學需要辯論，已有的研究‘天花板’需要被打破，更要發(fā)出‘中國聲音’?！甭啡缟镏还筛蓜艃?，在上海天文臺已有研究基礎上著力開展國際最前沿的1毫米波段成像研究。
2023年，他牽頭國際團隊完成對M87黑洞及其周圍環(huán)境的成像研究，首次在新波段捕獲該黑洞的照片，實現(xiàn)了給活動星系核的“中央引擎”拍攝“全景照”的突破。研究成果在《自然》雜志發(fā)表后，在全球引發(fā)廣泛關注。
“昂貴”的計算
想從地球上看見黑洞，必須使用在亞毫米波段工作的望遠鏡，而亞毫米波天文觀測需要干燥的天氣環(huán)境和稀薄的大氣，因此位于夏威夷的休眠火山口成了天文觀測圣地。
上海天文臺射電天文科學與技術研究室副研究員江悟有幸去現(xiàn)場參加了事件視界望遠鏡的觀測?！俺烁咴磻鸬臍獯托┰S頭痛外，印象最深的就是雖然是在半夜觀測，但大家都熱情高漲，工作起來一絲不茍?！苯蚧貞浾f，有時會在凌晨返回基地的途中，見到其他火山口冒出的火星，被大自然的力量深深震撼。
趙杉杉是上海天文臺高分辨射電天體物理課題組的一名90后青年研究人員，她所在的理論工作組需要將模型圖像庫與觀測數(shù)據(jù)進行比較，篩選出最優(yōu)模型。
黑洞周圍的環(huán)境非常復雜，導致很多物理參數(shù)具有不確定性，每張模型圖像背后都需要大量的人力和算力。一次數(shù)值模擬需要在超級計算機上運算幾周到幾個月，如果參數(shù)變動就要重新計算。“從這個角度看，黑洞圖像的理論解釋非?！嘿F’。”趙杉杉說。
給黑洞拍“電影”
“以前，我認為做科研就是坐在電腦前推公式、寫代碼，從沒想過還可以參與建設望遠鏡。”為了早日用上我國自己的設備給黑洞拍照，趙杉杉跟隨團隊去西藏進行了考察，尋找合適的站址。
“為了在下一步給黑洞拍攝‘電影’的研究中搶占制高點，擁有更多國際學術話語權，我們必須要有自己的觀測設備。”路如森清楚，未來還有很長的路要走。為此，上海天文臺已推動實施了我國毫米波VLBI實驗系統(tǒng)建設，積極推動在西部地區(qū)建設亞毫米波望遠鏡及陣列，并發(fā)展相關觀測設施。
江悟也在為推進亞毫米波望遠鏡建設努力，“多頻同時接收技術是未來的發(fā)展趨勢，它能夠探測更弱的信號，這樣就有望觀測到更多的黑洞圖像。”
“公眾對我們的研究成果非常感興趣，總是會提出很多問題。這時我會真切感受到，探索未知是人類的天性?！壁w杉杉表示，作為探索黑洞的“先遣隊”，將最新的科研成果帶給公眾是責任和義務，自己也在交流中收獲著分享的快樂。
本報記者 裴龍翔
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