事件视界望远镜合作组（EHT）的科学家们分析了来自黑洞的数据，并合成了首张黑洞照片

2019年，事件视界望远镜（EHT）合作组发布了有史以来第一张黑洞图像。 EHT合作组的理论物理学家分析了黑洞M87*的观测数据，并根据这些数据来验证爱因斯坦的广义相对论。 验证结果表明M87*黑洞的影子大小与广义相对论中的黑洞的影子大小非常吻合，但对于其他的黑洞理论则有很多限制。

正如德国天文学家卡尔-施瓦茨柴尔德（Karl Schwarzschild）首先指出的那样，由于黑洞中心的质量密度非常大，会使得时空弯曲得很厉害。落入黑洞的物质被加热并开始发光。 黑洞的 "边缘 "被称为事件视界，光和物质进入该边缘后就无法逃逸出去。这就是为什么黑洞看起来很 "黑"。 黑洞在理论上被认为是由几个属性描述的：质量、自旋和各种电荷。

可以用于描述黑洞的理论不仅仅是爱因斯坦广义相对论，基于弦理论的引力理论也可以描述黑洞。弦理论将物质和所有粒子描述为微小“弦”的振动。基于弦理论的黑洞理论预测，除原物理学的描述的场之外，还存在额外的场，这将改变黑洞的大小和它周围的曲率，并可以进行观察。

EHT在2019年发布的M87*黑洞的阴影图像是继2015年测量引力波之后，第一个直接证明黑洞存在的观测证据。 由法兰克福大学理论物理研究所的物理学家Prashant Kocherlakota博士和Luciano Rezzolla教授领导的EHT团队首次研究了这些不同的引力理论如何与椭圆星系M87中心的黑洞的观测数据相匹配。

EHT调查的结果显示，M87*的观测数据与爱因斯坦的广义相对论非常一致，在一定程度上也与基于弦理论的引力理论一致。 法兰克福大学理论物理研究所的Prashant Kocherlakota博士解释说：“现在我们可以利用EHT获得的黑洞图像来验证各种物理学理论。 目前，在在解释M87*的阴影大小等特性时，我们还不能排除许多意图替代广义相对论的引力理论，但我们的计算结果制约了这些黑洞理论的有效范围。”

法兰克福大学理论物理研究所的Luciano Rezzolla教授说：“对于我们理论物理学家来说，黑洞的概念既是一个麻烦的来源，也是一个灵感的来源。我们仍然被黑洞的一些效应所困扰，如事件视界和奇点，但我们一直渴望在其他引力理论中找到可以取代广义相对论的黑洞的新解决方案。 因此，拥有像我们这样的结果是非常重要的，可以帮助我们确定什么是合理的，什么是不合理的。” 上海交通大学李政道研究所副教授Yosuke Mizuno总结说："这些结果是重要的第一步，随着新的观测结果的出现，我们的约束条件将得到改善。“

在 "事件视界  "望远镜项目中，来自世界各地19个天文台的望远镜相互连接，形成一个与地球大小相同的虚拟巨型望远镜。 如果这个望远镜足够精确，就相当于纽约的报纸可以从柏林的街头咖啡馆直接看到。

Publication: Prashant Kocherlakota, Luciano Rezzolla, et. al (The Event Horizon Telescope collaboration), Constraints on black-hole charges with the 2017 EHT observations of M87*. Physical Review D, 103, 104047

Images
Caption: Event horizon sizes for different theories of gravity. All of these black holes cast dark shadows that are distinguishable from each other in size, but only those that fall in the gray band are compatible with the 2017 EHT measurements of M87*, and in this image, the one represented in red at the bottom is too small to be a viable model for M87*.

Further information:
Professor Yosuke Mizuno
Tsung-Dao Lee Institute
Shanghai Jiao Tong University
mizuno@sjtu.edu.cn