夢之隊的組成

黑洞非常害羞。遍布星系中心的超大質量黑洞，是通過噴出帶電粒子的明亮射流，掠過或撕裂附近的恆星而使其可見的。這些龐然大物近距離地被下落的物質的發光吸積盤包圍。但是，由於黑洞的極重重力阻止了光的溢出，這些宇宙重擊手的黑暗之心仍然完全看不見。

幸運的是，有一種方法可以「看到」一個黑洞，而無需凝視深淵本身。取而代之的是，望遠鏡可以在其吸積盤上尋找黑洞事件視界的輪廓（黑洞內什麼也看不見或逸出）。這就是事件地平線望遠鏡（EHT）在2017年4月所做的，收集的數據現在已經產生了超大質量黑洞的第一張圖像，即星系M87內部的圖像。

但是，創建有史以來第一個黑洞肖像是很棘手的。黑洞占據了很小的天空，並且從地球看起來非常微弱。對M87的黑洞成像的項目需要全球各地的觀測站作為一個虛擬的地球大小的無線電發射台協同工作，其視力比任何一個單獨的觀測站都能實現的要清晰。

解決「解決方案」問題

M87內部的超大質量黑洞的重量約為太陽質量的65億倍，但是從地球上5500萬光年的距離來看，黑洞在天空上的距離僅為42微弧秒。這比地球上某人在月球上看到的橙色小。儘管如此，M87的黑洞還是天空上最大的黑洞輪廓。

只有具有前所未有解析度的望遠鏡才能選出如此微小的東西。（哈勃太空望遠鏡只能分辨出只有50,000微秒的物體。）望遠鏡的解析度取決於其直徑：碟形越大，視野越清晰-要獲得超大質量黑洞的清晰圖像，將需要一個行星大小的無線電天線。

取而代之的是一種稱為超長基線干涉測量法的技術，該技術可以同時組合許多望遠鏡看到的無線電波，因此這些望遠鏡可以像一個巨型天線一樣有效地協同工作。該虛擬天線的直徑等於網絡中兩個望遠鏡之間最長距離或基線的長度。對於2017年的EHT，這是從南極到西班牙的距離。

2009年，只有四個天文台的網絡（分別位於亞利桑那州，加利福尼亞州和夏威夷）首次看到了從M87黑洞中心噴出的等離子流之一的底部。但是這個小型望遠鏡還沒有放大能力來揭示黑洞本身。

隨著時間的流逝，EHT招募了新的無線電觀測站。到2017年，北美，夏威夷，歐洲，南美和南極共有八個觀測站。新加入的公司之一是位於智利北部高原的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）。ALMA的合併菜區比美式足球場大，所收集的無線電波比其他天文台還要多。

想像一對瞄準單個目標的無線電天線，在這種情況下，是黑洞的環形輪廓。從該環的每個位發出的無線電波必須經過略有不同的路徑才能到達每個望遠鏡。這些無線電波會相互干擾，有時會彼此增強，有時會互相抵消。每個望遠鏡看到的干擾模式取決於環上不同部分的無線電波到達該望遠鏡所在位置時如何相互作用。

單對望遠鏡所拾取的無線電波方向圖為研究人員提供了足夠的信息，使他們可以向後工作，並弄清楚必須由哪些光分布才能產生這些數據。但是對於結構複雜的源（如黑洞），對於圖像可能有太多可能的解決方案。研究人員需要更多數據來研究黑洞的無線電波如何相互作用，從而提供有關黑洞長什麼樣的更多線索。

理想的陣列應具有儘可能多的不同長度和方向的基線。距離較遠的望遠鏡對可以看到更精細的細節，因為無線電波從黑洞到每個望遠鏡所經過的路徑之間存在較大的差異。EHT包括南北向和東西向的望遠鏡對，它們隨著地球旋轉而相對於黑洞發生變化。

為了將每個天文台的觀測結果編織在一起，研究人員需要精確記錄其數據的時間。為此，他們使用氫maser原子鐘，每1億年損失約一秒。

時間戳記有很多數據。Bower說：「在我們的上一個實驗中，我們以每秒64吉比特的速度記錄數據，這比您的家庭網際網路連接速度快約1,000倍。」

然後將這些數據傳輸到位於德國波恩的MIT Haystack天文台和馬克斯·普朗克射電天文研究所，以一種稱為相關器的特殊超級計算機進行處理。但是，在一次觀測活動中，每個望遠鏡站都會收集數百TB的信息-太多了，無法通過Internet發送。因此，研究人員使用了下一個最佳選擇：蝸牛郵件。到目前為止，還沒有發生重大的運輸事故。因此，M87內部的黑洞終於得到了特寫。

EHT的黑洞觀測有望幫助回答一些問題，例如包括M87在內的某些超大質量黑洞是如何發射出如此明亮的等離子射流的。了解氣體是如何進入黑洞的，這也有助於解決一些神秘的現象，這些黑洞在早期宇宙中如此迅速地生長的原因。

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待續······