有史以来第一张黑洞图像现在变成了一部电影。

去年公布的历史性的第一张黑洞图像现在已经被拍成了电影。这一短小的图像序列显示了黑洞周围环境的外观是如何随着其引力将周围的物质搅动成一个恒定的漩涡而随着时间的推移而变化的。

这些图像显示了一个不平衡的光斑在M87星系中心的超大质量黑洞周围旋转。为了创建它们，事件视界望远镜(EHT)合作-利用全球范围的天文台网络-挖掘出关于黑洞的旧数据，并将这些数据与基于2019年4月发布的图像的数学模型结合起来，以显示环境在八年内是如何演变的。虽然这在一定程度上依赖于猜测，但这一结果给了天文学家对黑洞行为的丰富洞察力，黑洞的强烈引力吸收了周围的物质和光线。

马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的射电天文学家Maciek Wielgus说：“因为落在黑洞上的物质流动是湍流的，我们可以看到光环随时间摆动。”该研究的主要作者Maciek Wielgus是马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的射电天文学家。

这项研究发表在9月23日的“天体物理杂志1”上，随着技术的进步，该团队在不久的将来可能会做些什么。“几年后，它可能真的会开始看起来像一部电影，”Wielgus说。

EHT合作小组去年公布的黑洞图像登上了世界各地报纸的头版。它描绘了M87*，这是位于M87星系中心的超大质量黑洞，距离我们约17兆秒(5500万光年)。研究人员结合了他们在2017年4月的两个晚上从地球各地的天文台收集的射频信号，构建了这张图片。他们的壮举被比作从地球上解决月球表面甜甜圈的形状。

虽然图像模糊不清，但它与阿尔伯特·爱因斯坦关于黑洞近邻应该是什么样子的广义相对论的预测相符。特别是，它为研究人员提供了事件视界阴影的第一个直接证据，事件视界是将黑洞与其周围分隔开来的“不归路”表面。这个较暗的圆盘位于视界外过热物质发出的光环的衬托下。

引人注目的是，戒指的一侧看起来更亮了。这是意料之中的，因为黑洞周围复杂动力学的组合效应。特别值得一提的是，落入空隙中的物质应该在黑洞赤道外以高速螺旋运动，形成天体物理学家所说的吸积盘。这种不平衡的外观在一定程度上与多普勒效应有关：在向观察者旋转的圆盘一侧，物质的运动增强了辐射，使其看起来更亮；相反的情况发生在后退的一侧。

在这些结果的基础上，Wielgus想要回去看看来自EHT望远镜的较旧的数据，看看他是否可以以2017年的照片为指南重新解释它们。EHT自2009年以来一直在观测M87*，最初只在三个地点使用望远镜。随着研究小组在EHT网络中增加更多的天文台，观测的质量得到了改善。2017年，合作涉及从夏威夷、智利到欧洲的8个天文台，首次达到EHT能够产生实际图像的水平。

较旧的数据由四批数据组成，分别于2009年、2011年、2012年和2013年收集，其中两批仍未公布。Wielgus说：“在某种程度上，他们被遗忘了，因为每个人都对2017年的数据感到超级兴奋。”他和其他一组EHT研究人员重新分析了这些数据，发现它们与2017年活动的结果一致，包括存在一个暗盘和一个明亮的环。尽管2009-13年的数据批次本身没有足够的分辨率来生成图片，但该团队通过将有限的可用数据与根据2017年数据建立的黑洞数学模型相结合，能够生成每一年的合成图像。

结果证明包含的信息比维尔古斯预期的要多。就像2017年的照片一样，他们揭示了光环的一侧比另一侧更亮-但亮点四处移动。这可能是因为吸积盘的不同区域变得更亮或更暗，这可能会增强甚至有时抵消多普勒增亮。

作者说，这并不出人意料：虽然M87*黑洞本身每年都不会改变，但它周围的环境却会改变。在几周的尺度上，强磁场应该会搅动吸积盘并产生更热的斑点，然后围绕黑洞运行。2018年，另一个单独的团队报告了在大约1个小时的过程中，有证据表明有一团热气绕着银河系中央黑洞人马座A*旋转。由于M87*的质量是太阳的65亿倍，是射手座A*的1000多倍，围绕M87*的动力学需要更长的时间才能展现出来。

EHT合作项目试图在每年的3月底或4月初观察M87*和射手座A*。也就是说，在其网络中的许多站点，天气条件最有可能同时良好。由于新冠肺炎大流行的限制，2020年的活动不得不取消，但该团队希望在2021年有另一次机会。如果一切顺利，将有更多的天文台--包括格陵兰岛的一个和法国的一个--加入这项工作。

该研究小组还希望，明年的活动将包括其首次使用较短波长辐射进行的全球观测。虽然透过地球大气层观察更具挑战性，但这将提高EHT图像的分辨率。“我们会更接近那个黑洞阴影，得到更清晰的图像，”EHT成员、荷兰奈梅亨拉德布大学的射电天文学家萨拉·伊桑(Sara Issaoun)说。