“甜甜圈”的狂欢年  
 

天文学家捕获的首张黑洞照片   事件视界望远镜合作组织供图

编者按

2019年，我们见证了不平凡的一年，部分中国学者在某些领域已做出了引领性的工作；有的科技话题已深入人心，被公众广泛讨论……科学与技术的各个领域可谓异彩纷呈。为了让读者对此有清晰的了解，本报特别邀请各领域专家梳理并点评2019年科技发展的亮点，并展望令人期待的2020年。

■本报记者 倪思洁

黑洞照片、黑洞之王、黑洞系统高能量准周期振荡……2019年，物理领域迎来了一场黑洞研究的狂欢，这是偶然，也是必然，它让人们有了围观宇宙奥秘的机会，也让曾经的诸多猜想有了被验证的可能。未来，它仍是物理领域的黄金热点。

2019年4月，物理领域以一张照片轰动世界。

在这张酷似“甜甜圈”的照片上，人类首次看到了黑洞的样貌。5500万光年外，遥远的M87星系中央，质量约为太阳65亿倍的这个黑洞，引发世界狂欢。

黑洞照片的热度尚未褪去，11月，中国天文学家依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST），发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞。与此同时，“慧眼”卫星科研团队发现黑洞系统中迄今最高能量的准周期振荡现象，开启了研究黑洞系统的新窗口……

从年头到年尾，看似“甜甜圈”的黑洞不仅不“黑”，反倒成了2019年物理领域最热门的“亮”点。

看，这就是黑洞！

2017年4月，从赤道到两极，6个不同地点，8座射电望远镜联合观测，再加上为期2年的数据分析，一张模糊却珍贵的黑洞照片终于在2019年4月10日21点整被公之于世。

照片上，明亮的环状结构是吸积盘中黑洞周围的气体和尘埃，由于这些气体和尘埃有数十亿摄氏度，因此发出了明亮的无线电波；中间的黑色部分，便是黑洞的影子了。有人说黑洞像个“甜甜圈”，也有人调侃黑洞就是烧着的蜂窝煤洞。

不过，在科学家心中，这张照片验证了爱因斯坦引力理论对黑洞的预测，即由于光线无法挣脱黑洞的引力，在黑洞周围，存在一个由光线构成、环绕中心黑色区域旋转的亮环。

11月，人类首张黑洞照片的幕后团队——事件视界望远镜（EHT）项目组，获得2020年科学突破奖——基础物理学奖。EHT项目负责人谢普·多尔曼在接受媒体采访时表示，未来这个项目组有两项工作，“一是能拍张更好的黑洞照片，二是未来10年里能拍到黑洞视频”。

恒星级黑洞之王

黑洞照片公布后半年，北京时间11月28日凌晨，《自然》杂志发表了中国科学院国家天文台的另一项重大发现——发现迄今为止质量最大的恒星级黑洞。

一般来说，恒星级黑洞是由大质量恒星死亡后形成的，过去几十年，人类只发现了大概20个恒星级黑洞，质量均在3至20倍太阳质量之间。

2016年初，在浩瀚星海中，科学家盯上了一个表现异常的双星系统，在这个双星系统中，“走路拉风”的B型星表现出规律的周期性运动和不同寻常的光谱特征。这其中会不会包含一颗深藏不露的黑洞？科学家怀疑。此后，通过LAMOST的观测数据，研讨人员计算出该双星系统中果然存在一个约70倍太阳质量的黑洞。

恒星级黑洞，70倍太阳质量，这一数值远远超出理论预言的质量上限。美国激光干涉引力波天文台（LIGO）台长大卫·雷茨评论称，这将迫使天文学家改写恒星级黑洞的形成模型。

论文第一作者、中科院国家天文台副台长、研究员刘继峰表示，科研团队将开展“黑洞猎手”计划，预计在5年内发现并测量近百个黑洞，并最终描画出一幅黑洞群像。

“慧眼”开启新窗口

10月26日，“慧眼”卫星发布科研成果。科学家利用“慧眼”卫星对X射线双星系列的观测，发现了黑洞和中子星附近的物质发出的高能X射线存在准周期变化。

准周期振荡是黑洞X射线双星系统的主要光变特征，这一观测结果强烈支持了准周期振荡信号的非热辐射起源，说明黑洞临近区域以非热高能物理过程为主。

“‘慧眼’卫星发现了黑洞系统中迄今最高能量的准周期振荡现象，开启了研究黑洞系统的新窗口。”“慧眼”卫星系统有效载荷总设计师、中科院高能物理研究所研究员卢方军在新闻发布会上说。