科學家們即將揭開黑洞的真面目。
難以置信地緻密、深邃和強大，黑洞體現了物理的極限。沒有什麼東西可以逃離黑洞，就連光也不行。
雖然黑洞激發了人們的想像，比如其他的一些科學概念，但實際上，沒有哪位天文學家真的見過黑洞。可以說，我們“聽到”過黑洞，科學家已經記錄了幾十億年前黑洞彼此碰撞所產生的引力波（時空漣漪）。
你見過的那些扭曲時空的黑洞照片其實全是藝術插圖。比如這一張：
這種情況可能很快將改變。目前，一個叫做“事件視界望遠鏡”的國際項目正在整合歷史上第一幅真正的黑洞影像。如果成功，這將是一個了不起的成就。由於黑洞的質量太大，近距離觀察它們的難度超乎想象。
為什麼沒有天文學家用望遠鏡看見過黑洞
大質量恆星自我塌縮，產生一個強大的引力區域，就連光也無法逃脫，這時黑洞便誕生了。天文學家推測，一些黑洞可能形成於大爆炸後混亂的早期宇宙。
想要看到黑洞，最大的問題在於，哪怕是超大質量黑洞（比太陽重幾百萬倍）也相對較小。
“天空中最大的黑洞是位於銀河系中央的那個黑洞。”亞利桑那大學天體物理學家迪米特里奧斯·帕薩提斯（Dimitrios Psaltis）說，“拍攝黑洞的照片相當於拍攝月亮表面上一張DVD光盤的照片。”
而且，由於擁有強大的引力，黑洞往往被其他的明亮物質所包圍，很難看到黑洞本身。
因此，在尋找黑洞時，天文學家一般不是直接觀察，而是尋找黑洞引力和輻射效應的跡象。
“我們通常測量似乎圍繞天空中暗‘點’旋轉的恆星和氣體的軌道，測量那個暗點的質量有多大。”帕薩提斯說，“如果我們知道的所有其他天體都不可能達到那樣的質量和黑暗程度，我們就認為這是那裡存在一個黑洞的有力證據。”
但我們確實擁有黑洞的間接影像
最好的一些黑洞間接影像來自於錢德拉X射線天文臺。“黑洞物質的摩擦和高速運動會產生X射線。”美國宇航局（NASA）天體物理學家、錢德拉X射線天文臺通訊專家彼得·艾德蒙德斯（Peter Edmonds）說。錢德拉X射線天文臺的太空望遠鏡經過特別設計，專門用來觀察那些X射線。
例如，錢德拉X射線天文臺記錄了2600萬光年之外兩個星系合併所產生的X射線暴。天體物理學家猜測，這些X射線暴來自於一個大質量黑洞：
同樣，下圖的紫紅色斑點是劇烈的X射線輻射區域，被認為是兩個星系（藍色和粉色環）碰撞時形成的黑洞：
以下是英仙座星系群中心區域發出的X射線和聲波，這是更加間接的黑洞證據：
在以下這個GIF圖中，錢德拉X射線天文臺望遠鏡觀測到了銀河系中央那個黑洞發出的最大X射線耀斑。
以下是那個X射線耀斑的放大圖。
我們能看見黑洞向宇宙噴射物質流
以下這張合成圖（結合了哈勃望遠鏡和一架射電望遠鏡的數據）顯示了從武仙座A星系中心噴射出的能量和物質流。這些噴流的速度接近光速，證明了黑洞的強大破壞力。
下圖中的噴流被認為來自於半人馬座A星系中心的那個黑洞。人馬座A星系距離我們有1300萬光年。這些噴流比該星系本身還要長。
天文學家已經觀測到了圍繞黑洞旋轉的恆星
我們看不見黑洞，但我們能觀察黑洞對其周圍天體的引力效應。以下是這方面的一個炫酷動畫。
這是為期20年的數據，動畫中的恆星位於銀河系中央的那個超大質量黑洞周圍，該黑洞被稱為“人馬座A”。沒錯，那些恆星（其中一些的質量是太陽的很多倍）圍繞著該黑洞旋轉。
動畫中用黃線標示的S2恆星，其質量是太陽的15倍左右。這很大，但根本無法與人馬座A黑洞相比。據估計，那個黑洞的質量大約是太陽的400萬倍，它產生的引力使S2每小時沿軌道運行大約1770萬公里，是地球繞太陽公轉速度的200倍（S2需要16個地球年才能走完一圈）。
我們還沒有直接觀察到人馬座A黑洞，但科學家猜測它就在那裡，因為除此之外無法解釋那些恆星的運行軌道。
“這些軌道以及開普勒定律的簡單應用，為那裡存在一個超大質量黑洞的觀點提供了目前為止最有力的證據。該黑洞的質量是太陽的400萬倍。”製作上述動畫的加州大學洛杉磯分校銀河系中心組解釋道。
以下是同一現象的另一個視頻。該視頻包含了歐洲南方天文臺16年的觀測數據。這不是動畫，而是恆星的真正影像，加速3200萬倍。它們圍繞著一個神秘的空白中心“跳舞”。
我們還看不見黑洞，但我們能“聽到”它們的碰撞
兩個黑洞碰撞時，會釋放出巨大的引力波。
就像聲波擾亂空氣產生噪音一樣，引力波擾亂時空，拉扯物質，彷彿物質存在於一面哈哈鏡中。如果巨大的引力波經過你身邊，你會發現你的一隻手臂變得比另一隻更長。如果你的兩隻手上各戴著一塊表，你會發現兩塊表的時間不同步。
兩個黑洞碰撞時，會釋放出巨大的引力波。但到了14億年後抵達地球的時候，這些引力波已經變得非常微弱（就像石子落入池塘中激起的漣漪會隨著距離的擴大而變得越來越小）。
但在過去幾年裡，科學家已經可以利用LIGO和VIRGO聽到這些漣漪。LIGO和VIRGO是能夠探測這些微弱時空漣漪的大型全球實驗。
由於LIGO發現的引力波的頻率與我們能聽到的頻率範圍相若，所以科學家可以把它們轉換成聲音（但不是引力波的聲音，而是代表那些數據的音頻，引力波不會在真空中產生任何聲音）。
很快我們就可以看見真正的黑洞
由於銀河系中央的人馬座A黑洞相對較小，並且被非常多的阻隔物質包圍，因此需要一架很大的望遠鏡去觀測它。按照《自然》雜誌的說法，這架望遠鏡的性能必須比哈勃望遠鏡強大1000倍，這樣才能擁有足夠的分辨率進行觀測。
一個叫做“事件視界望遠鏡”的國際項目試圖解決這個問題。傳統的光學望遠鏡用越來越大的鏡面，來觀測宇宙中更小、更遠的物體。事件視界望遠鏡也是如此：它是一個如同整個地球般大小的虛擬望遠鏡。
2017年4月，事件視界望遠鏡團隊把全球多個地方（遠至夏威夷和南極）的射電望遠鏡連接起來，要這些望遠鏡在幾天時間內都對準人馬座A黑洞。該望遠鏡網絡是世界各地14個研究機構展開國際合作的成果。
麻省理工學院解釋道，這八架望遠鏡能“數清13000公里之外一個棒球上的針腳”。該望遠鏡陣列產生的數據量很大，通過網絡傳輸數據耗時太久，乘坐飛機把每架望遠鏡產生的數據帶到同一個地方集中處理反而更快。
目前，科學家正在整合所有數據。他們希望，最終的圖像將呈現出事件視界，也就是黑洞最外層的邊界，光一旦進入就無法逃脫。事件視界可能被吸積盤包圍。吸積盤是明亮的、能量巨大的物質環，圍繞黑洞旋轉。它可能看起來像這樣。
翻譯：于波
校對：其奇
造就：劇院式的線下演講平臺，發現最有創造力的思想
閱讀更多 造就 的文章
