为了分辨黑洞，我们只能建造地球大小的望远镜吗？或另有办法？
天体物理学中最令人兴奋的发现之一是：黑洞并非仅由那些质量为太阳的几倍到100多倍的大质量恒星内核坍缩而成，此外，黑洞中的庞然巨兽——超级黑洞——同样存在。
这些黑洞存在于星系中心，它们的质量达到了太阳质量的几百万甚至几十亿倍，而其中之一就在我们的银河系中。目前为止，我们只能间接观测到它，然而这对我们的问题回答者富兰克林·约翰斯顿来说，是远远不够的。他回答道：
我知道我们的星系中有一个大质量黑洞，但究竟需要靠多近才能看见它？我猜你不需要靠近黑洞的事件视界，但考虑到它周围的恒星，以及被吸进去的灰尘和碎片，即便你正好处在星系表面的上方或下方，你似乎也不可能从任何的可观距离上看到它。
图解：电影《星际穿越》中的黑洞显示出事件视界 图源：bing
先来告诉你我们是如何得知自己所处的星系中心有一个黑洞的。
在可见光下，在我们的星系平面中发现的大量灰尘遮挡了我们的视线，使我们无法看到星系中心。但在红外线、X射线和无线电之类的其他波长下，我们可以透过灰尘探测到许多不同寻常的事物，包括以惊人的速度移动的炽热气体、黑洞乱吞物质时偶然出现的耀斑，以及更具说服力的：单个恒星沿轨道运行到某一点后便都不再发光。
这个“点”是一个重达四百万个太阳质量的超大质量黑洞。黑洞质量越大这个点就越大，最起码黑洞表面所占的物理空间就越大，或者说，它周围不再有光能逃逸出来的范围就越大。如果我们的地球以某种方式转变成一个黑洞，它将极其微小：它的事件视界直径只有0.7英寸（1.7厘米）。如果我们的太阳做相同的转变，它却会大得多：大约4英里（6千米）宽。
银河系中心的超大质量黑洞直径为1470万英里（2360万公里），约为水星绕日轨道大小的40%。需要注意的是：其他星系中的黑洞比它大很多。它们只是离得远得多，不是几千光年，而是几百万光年。
作为单体，黑洞是非常巨大的，它使空间扭曲的广义相对论效应也被放大，产生更加深远的影响。然而，尽管空间里的庞然大物更容易被看到，它却仍因太过遥远而极其难以分辨。黑洞自身的物理尺寸只有19微角秒，也就是一角秒的百万分之19（1度= 60角分= 3,600角秒=3,600,000毫角秒=3,600,000,000微角秒），却远在约26000光年以外的地方。
相比之下，哈勃空间望远镜的最佳分辨率约为26毫角秒，比观测黑洞所需的分辨率大了1000多倍，无法分辨出黑洞。
理论上讲，如果我们靠近许多——只有几百光年远——我们就可以直接得到它的像。但这在实践领域是不可行的。不过，我们可以用一种技巧来克服这种局限。你知道的，光只有确定的几种波长，而无线电和X射线的特别之处就在于：在它们的波长下，即便是黑洞也能立刻变得非常“明亮”，或者，从黑洞旁经过的物体也能以逆光的方式照亮黑洞的事件视界。
说到分辨率，通常来讲，我们看物体的清晰程度是由望远镜的镜片尺寸决定的：你的望远镜镜片适用于多少种波长的光。这就解释了为何钱德拉X射线望远镜相对较小分辨率却极高：X射线的波长很小，当中的大部分都能通过望远镜镜片。这也是射电望远镜——比如在阿雷西博的那个——如此庞大的原因：无线电波的直径可达几米长，因此要用巨大的望远镜来获得极佳的分辨率。
图解：NASA晒钱德拉望远镜庆生照20年过去仍有世上最强视力 图源：bing
图解：世界最大射电望远镜 图源：bing
但也可以用一种变更方案来获得更好的分辨率，这意味着我们无需建造一台地球大小甚至更大的望远镜来直接得到黑洞的像：我们可以使用由长基线分离的望远镜阵列。它们只有单个望远镜的聚光能力，意味着会使物体看上去非常模糊，但它们获得的分辨率却相当于一个尺寸与阵列中最远的两台望远镜间距近似的望远镜所能获得的。
这正是事件视界望远镜背后的想法：我们计划依靠甚长基线干涉技术观测短波无线电（波长约1mm）来完成此类精确测量。有两种方案：七站式阵列和十三站式阵列，二者均能通过直接成像来回答“黑洞的事件视界是否真实存在”这一问题。
图解：2017年4月份参加EHT观测的8个VLBI台站，其中由于位置限制，位于南极的SPT望远镜无法观测到M87* 图源：EHT
图解：VLBI基站(筑波, 茨城, 日本) 图源：wikimedia
星系中心的黑洞人马座A*是个理想的观测对象，因为根据预测，它的事件视界是地球上可见的最大者。十分有趣的是：第二大的应当是在M87（atop）中心的黑洞，M87是室女座星系团中最大的星系，比事件视界望远镜的目标分辨率大了五倍，意味着我们可以观测到黑洞喷流空前的细节，窥见这些超音速喷射特性的形式和行为。
图解：人类拍摄到的首张黑洞照片，M87星系中心超大质量黑洞（M87*）的图像，图中心的暗弱区域即为“黑洞阴影” 图源：bing
但是，如果你的问题都是关于如何用你的肉眼看到它，那我要告诉你坏消息了。
人类肉眼的分辨率只有微小、可怜的60角秒，意思是假如你想用肉眼分辨一个直径为19微角秒的东西，你需要再靠近约三百万倍，或者在距离约546个天文单位的地方。太阳是离我们最近的恒星，第二近的是半人马座比邻星，在约4.24光年之外，或者说，268000个天文单位！是的，这个东西离我们必须比次临近的恒星再近500倍，你才能用你可怜的肉眼观测到它。
我的建议就是不要离开望远镜，它不仅比那漫长的星际旅途要快捷、经济得多（也不那么危险），还更有价值。因为用望远镜阵列观测到的，远比用眼睛看到的多！
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
translate: Leo
author: Ethan Siegel
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