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星系中心超大質量黑洞照片發布，震驚世界；
3年后，由EHT拍攝的銀河系中心黑洞照片首發，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一席之地的成長足跡。“天文無疑是浪漫的，但研究人員更多時候是在默默無聞地長期深耕。”中國科學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，“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，更要發出‘中國聲音’。”路如森憋著一股干勁兒，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黑洞及其周圍環境的成像研究，首次在新波段捕獲該黑洞的照片，實現了給活動星系核的“中央引擎”拍攝“全景照”的突破。研究成果在《自然》雜志發表后，在全球引發廣泛關注。
“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場參加了事件視界望遠鏡的觀測。“除了高原反應引起的氣喘和些許頭痛外，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。”江悟回憶說，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據進行比較，篩選出最優模型。
黑洞周圍的環境非常復雜，導致很多物理參數具有不確定性，每張模型圖像背后都需要大量的人力和算力。一次數值模擬需要在超級計算機上運算幾周到幾個月，如果參數變動就要重新計算。“從這個角度看，黑洞圖像的理論解釋非常‘昂貴’。”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實驗系統建設，積極推動在西部地區建設亞毫米波望遠鏡及陣列，并發展相關觀測設施。
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。”趙杉杉表示，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。
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