阿塔卡马毫米/亚毫米波阵列（ALMA）。（图片来源：ESO/C. Malin） 黑洞并非易于拍摄的天体。这些著名的神秘物体密度极大，甚至连光线都无法逃脱其附近。顾名思义，它们是不可见的。因此，当事件视界望远镜团队发布第一张黑洞照片时，他们实际发布的其实是黑洞事件视界的图像——即从黑洞中心能够逃脱光线的最小距离。而他们如何拍摄到M87星系中的超大质量黑洞，其过程几乎和照片本身一样令人印象深刻。EHT的科学家说服了世界各地的研究人员将他们的射电望远镜指向一组选定的黑洞，然后将观测结果结合起来，形成一个相当于地球大小的巨大阵列。“通过这种技术，我们实际上能够利用地球的直径作为分辨率，”南极望远镜EHT合作项目的负责人John Carlstrom说。这使得他们能够看到比哈勃太空望远镜更精细的细节。
拍摄怪物
2017年，EHT将目光投向了我们银河系中心和距离我们约5000万光年、被称为M87的椭圆星系中心的超大质量黑洞。这些天文怪物各自拥有一个围绕黑洞旋转的物质盘——气体、尘埃、等离子体等等。这些物质被加热并发出光芒，直到最终落入黑洞。通过捕捉M87黑洞周围发光盘的图像，以及黑洞事件视界造成的黑暗内缘，科学家们不仅创造了历史，还扩展了我们对黑洞工作原理的认识。
这张由哈勃太空望远镜拍摄的图像显示了从M87星系喷射出的物质流。（图片来源：NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)） 那么，为什么天文学家以前没有拍到这样的照片呢？因为它是一项极其艰巨的任务。最大的挑战之一在于目标天体的极小尺寸。超大质量黑洞确实质量巨大，但它们也非常紧凑。我们银河系中心那个被称为人马座A*
（Sgr A*）的天体，其事件视界的横截面比太阳和地球之间的距离还要小。而且它距离我们大约26000光年，所以它在天空中只占据很小的区域——仅相当于满月宽度的几十亿分之一。M87中心的黑洞比我们自己的黑洞大1000倍，但它也比我们远大约2000倍。因此，在地球的天空中，它的大小与Sgr A*差不多。要拍摄任何一个黑洞，你需要一个非常强大的望远镜。一般来说，望远镜的分辨率——它能看到多小的目标——取决于它的尺寸。望远镜越大，它的分辨率就越高，它就能分辨出越小的细节。但即使是世界上最大的射电望远镜，例如位于波多黎各的阿雷西博天文台
和位于中国的500米口径球面射电望远镜
（每个直径都超过1000英尺），也无法拍摄到这些黑洞。
黑洞摄影入门
射电天文学家可以通过将许多小型射电望远镜连接成一个单一的阵列来克服这个问题，这样它们就可以有效地作为一个巨大的望远镜工作。这是一种称为天文干涉测量的技术。
阵列中的每个望远镜都会收集来自目标天体（如黑洞周围的发光盘）的光，并将接收到的射电波转换成电子信号。然后，一个名为相关器的计算机将来自各个望远镜的电子信号组合成所谓的干涉图样。最后，天文学家们利用一种特殊的数学方法（傅里叶变换
（有好奇心的读者可以查阅））来解码这个图样，从而显示出如果我们的眼睛能看到射电波长，目标在天空中的样子。
位于新墨西哥州的大型射电望远镜阵列（VLA），它是事件视界望远镜更大网络的一部分。（图片来源：Alex Savello/NRAO） 对于射电望远镜阵列而言，决定阵列分辨率的是单个望远镜之间的距离，而不是单个望远镜的直径。两个望远镜的距离越远，阵列的分辨率就越好。这就是为什么像新墨西哥州的大型射电望远镜阵列
和智利的阿塔卡马毫米波阵列
这样的射电天文台，望远镜之间可以相隔数英里。但是，即使是这些阵列，也无法分辨出银河系或M87星系中超大质量黑洞在天空中那个微小的射电斑点。因此，为了真正提高分辨率，EHT使用了这种技术的一种形式，称为甚长基线干涉测量
。天文学家们没有依赖于单一地点，而是利用精确的原子钟和GPS系统来仔细计时观测并保持一切同步，结合了分布在完全不同地区——甚至不同大洲——的望远镜的数据。“你可以把你的天线放在地球上任何你喜欢的地方。你可以在加州放一个，在西弗吉尼亚放一个，”国家射电天文台的天文学家Jim Braatz说，他不是EHT合作成员。“用这两个天线，你可以模拟或模仿一个直径相当于整个国家的望远镜。”EHT已经将其提升到全球规模，制造了一个相当于我们整个地球大小的望远镜。位于亚利桑那州、夏威夷、墨西哥、智利、西班牙甚至南极洲的射电望远镜协同观测了它们的黑洞目标。通过将望远镜尽可能地分散开，EHT的目标是达到在不离开地球的情况下，射电阵列所能获得的最大分辨率。“总的来说，你拥有的天线对越多，”Braatz说，“你最终得到的图像就会越好。”这就是为什么这张首张黑洞照片如此令人印象深刻——而且它仅仅是EHT即将带来的众多成果中的第一个。这项研究今天发表在《天体物理学报快报》上。
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