D在银河系的中心，奇怪的事情发生了。在这个地方，恒星以相当快的光速在明显空旷的空间内弹射。长期以来，科学家们一直认为只有超大质量黑洞才能解释恒星的运动，但直到今年，他们都不愿直截了当地说出来。例如，当天文学家莱因哈德·根泽尔和安德里亚·盖兹分享了一部分2020年诺贝尔奖在物理学方面，他们的引用指定他们获奖的原因是“在我们星系中心发现了一个超大质量的致密天体”，而不是“黑洞”的发现。这个物体被称为人马座A*(“人马座A星”)。
然而，今年春天，事件视界望远镜(EHT)背后的天文学家揭开了银河系中心超大质量黑洞的第一张图像，解决了这个问题。这不是这次合作捕捉到的第一张黑洞照片M87*的标志性图像，他们揭示了2019年4月。但确实如此他们最想要的．人马座A*是我们自己的超大质量黑洞，我们的星系围绕它旋转。
黑洞会捕获所有落入黑洞的东西，包括光，所以在现实意义上，黑洞是看不见的。但它们严重扭曲了周围的时空，以至于当它们被在引力作用下撕碎的坠落物质的发光流照亮时，它们会投下一个“影子”。这个阴影大约是黑洞视界的2.5倍，视界是时空的边界，任何经过的物体都无法返回。
EHT使用一种称为超长基线干涉测量(VLBI)的技术捕获了这一阴影的图像，该技术结合了多个大陆的射电天文台一个虚拟的地球大小的望远镜它是所有天文学中分辨率最高的仪器。2017年4月，EHT合作团队花了几个晚上的时间，将虚拟仪器指向人马座A*和其他超大质量黑洞。然后，科学家们花了数年时间分析原始数据，并将其转换为图像。
花了这么长时间的部分原因是COVID大流行对全球的破坏。但更大的挑战是射手座A*在不断变化。该天文台之前的目标是M87*，即梅西耶87星系(M87)中心的黑洞，它是如此巨大，以至于围绕它旋转的物质需要几个小时才能完成一个完整的轨道。实际上，这意味着你可以盯着它看很长时间，它几乎不会改变。人马座A*的质量比它小1000倍，所以它的外观变化速度大约是它的1000倍，因为物质在黑洞周围的轨道上移动得更紧密、更快。加州理工学院的计算机科学家和天文学家凯蒂·博曼(Katie Bouman)是EHT成像工作组的联合负责人，她说，物质围绕人马座a *运行的速度非常快，以至于“每分钟”都在变化。想象一下拍摄一颗高速子弹的延时照片——这可不容易。
如果说射手座A*的水银性质使它难以被观测，那么它也使它成为理解黑洞和爱因斯坦的广义相对论(他神圣的引力理论)的理想实验室。通过几十年对各种望远镜的研究，天文学家已经非常准确地知道了人马座A*的基本测量值(它的质量、直径和离地球的距离)。现在，他们终于有能力实时观察它的进化——观察它以闪光、闪烁的物质流为食。
科学家们在20世纪60年代早期就开始怀疑银河系的中心潜伏着一个黑洞，这是在发现活动星系核(一些遥远星系核心的极其明亮的区域，被贪婪的超大质量黑洞照亮)后不久。从我们地球上的角度来看，活跃的星系核已经是过去的事情了——我们只能在遥远、古老的宇宙中看到它们。他们都去哪儿了?1969年，英国天体物理学家唐纳德·林登-贝尔认为它们没有去任何地方。相反，他说，他们只是睡着了。他预测，休眠的超大质量黑洞正沉睡在我们周围，几乎所有螺旋星系的中心，包括我们自己的星系。
1974年，美国天文学家布鲁斯·巴利克和罗伯特·布朗在西弗吉尼亚州的格林班克安装了射电望远镜。他们在银河系中心发现了一个暗淡的斑点，他们怀疑这是银河系中心的黑洞。他们在人马座中的人马座a中发现了它。来自新来源的辐射点亮了——或者说“令人兴奋”——周围的氢云。布朗借用了原子物理学的命名法，即激发原子用星号标记，并将新发现的斑点命名为人马座A*。
在接下来的20年里，射电天文学家们不断改进他们对人马座A*的观测，但他们受到了一些限制，比如缺乏合适的望远镜、相对笨拙的技术(比如磁带)和观察拥挤的银河中心的固有困难．
射手座A*被多层面纱所掩盖。第一层是银河平面——由阻挡可见光的27000光年的恒星、气体和尘埃组成。无线电波不受阻碍地穿过银河平面，但它们被面纱的第二层——散射屏——遮蔽了，散射屏是一片混乱的空间，星际介质的密度变化使无线电波略微偏离了轨道。隐藏人马座A*的最后一层是黑洞周围的坠落物质。透过这道屏障窥视有点像剥洋葱皮。物质的外层会发出波长更长的光——与VLBI传统上使用的波长相同。使VLBI在波长较短的光线下工作，可以使接近黑洞视界的近距离视图成为可能，但这是一个重大的技术挑战。
有一段时间，天文学家使用VLBI之外的其他技术取得了更大的成功，稳步收集间接证据，证明人马座a *的“斑点”实际上是一个沸腾的超大质量黑洞。20世纪80年代，物理学家查尔斯·汤斯和他的同事们证明，银河系中心的气体云只有在受到某种巨大的、看不见的引力物质的影响时，才会以某种有意义的方式移动。20世纪90年代，盖兹和根泽尔开始各自追踪银河系中心巨大蓝色恒星的轨道，绘制出它们围绕一个沉重但隐藏的枢轴点的运动轨迹。
与此同时，射电天文学家的处境有所改善。在20世纪90年代末和21世纪初，新一代短波射电望远镜开始上线，如果加上大量定制的设备，这些望远镜就可以参与VLBI观测，其微波频率被认为是从人马座a *阴影边缘发出的。与此同时，计算革命使得每个人口袋里都有了固态硬盘和智能手机，大大增加了射电望远镜网络中每个天文台可以记录和处理的数据量。
2007年，EHT的一个小型前兆利用了这些趋势，利用夏威夷、加利福尼亚和亚利桑那州的三台望远镜穿透了人马座a *周围的面纱。结果远远不是一个图像，但该项目看到了某物——大概是寻找已久的影子发出的光。
第一次对黑洞阴影的预测出现在1973年，当时物理学家詹姆斯·巴丁(James Bardeen)指出，在明亮背景前的黑洞会产生一个剪影。他认为"似乎没有希望观察到这种效应然而，在2000年，天体物理学家Heino Falcke、Fulvio Melia和Eric Agol证明了一个收集微波的、地球大小的射电望远镜应该能够看到人马座a *的影子。
五年之后，几十位天文学家和天体物理学家在天文学的这个鲜为人知的角落里工作，他们达成了一个正式的目标，那就是建造一个虚拟的行星规模的射电望远镜来观测那个阴影。该项目的第一次正式启动会议于2012年1月举行，事件视界望远镜诞生了。
五年后，在发展成为由200多名科学家和全球8个参与天文台合作的项目后，EHT第一次真实地观测了人马座a *的影子。在2017年4月的10天里，北美、南美、夏威夷、欧洲和南极洲的望远镜集体聚焦银河系中心和其他黑洞，在1024个8tb的硬盘上收集了65个小时的数据，这些数据被运往马萨诸塞州和德国的超级计算机银行进行对比。五年后那在美国，兴高采烈的EHT研究人员向全世界证明了他们的实验是有效的。
在EHT合作的那一天，揭示了射手座A*的图像天体物理学杂志通讯出版了一期专刊，专门介绍这些新成果。在六篇技术论文中，科学家们对我们的黑洞进行了多维描绘。
EHT图像证实了这一点。我们早就知道人马座A*距离我们大约27000光年。多年来，天文学家用红外望远镜跟踪人马座A*周围恒星的轨道，已经准确测量了黑洞的质量——大约相当于400万个太阳。把这两个数字(距离和质量)代入广义相对论推导出的方程中，你就可以计算出黑洞阴影的预期大小。果然，图像与预测相符。这个阴影的直径为52微弧秒，这意味着对地球上的我们来说，用天文学家的公式来说，它的大小相当于“月球上的甜甜圈”。在观测了人马座A*和M87*这两个质量相差3个数量级的黑洞的阴影后，科学家们得出结论，这种现象是“黑洞的普遍特征”。
EHT的观测，结合钱德拉和Nu-STAR x射线望远镜和其他仪器的同时监测，开始解决关于人马座A*环境的长期问题。通过测量物体发出的光的光谱——也就是说，光被分解成它的组成频率——天文学家很久以前就确定，围绕黑洞运行的物质是一种由电子和质子组成的弥散气体。我们现在对这些物质的来源有了更好的了解。钱德拉x射线望远镜的观测表明，黑洞从围绕它运行的恒星的大气中吸引物质。并不是说它拉力很大。射手座A*正在挨饿——被黑洞引力捕获的物质中只有不到1%能到达视界。这就解释了为什么黑洞如此暗淡。尽管人马座A*的质量是太阳的400万倍，但它的亮度仅为太阳的100倍。
它并不总是那么微弱。就在60或70年前，人马座A*似乎开始了一场进食盛宴，这一爆发的活动留下了“光回波”——光从附近的尘埃和气体云上反射回来，天文学家已经使用x射线望远镜探测到这一点。它仍然有活动时刻。2017年4月11日，人马座A*发射了明亮的x射线耀斑。其原因很可能是围绕黑洞运行的物质内部磁场的扭曲和重组——与导致太阳耀斑的基本动力学相同。直接观测这些耀斑是未来活动的主要目标。
关于射手座A*还有很多要了解的。例如，EHT观测显示，就像太空中的其他事物一样，黑洞也在旋转——但我们不知道有多快。未来的观测还旨在精确地展示黑洞是如何吞噬坠落物质的，如果幸运的话，还可以拍摄黑洞随时间演变的电影。
人马座A*的第一张EHT照片只是一个开始，但它确实告诉我们这个物体不是什么。独特阴影的存在意味着人马座a *有一个事件视界——黑洞的定义特征。这意味着我们终于知道它不是一颗非常非常非常稠密的恒星，也不是一个虫洞，也不是一个裸奇点(一个无限密度的点，没有被视界隐藏)，也不是理论家多年来提出的任何其他奇异的现象。没有什么比超大质量黑洞更奇怪的了——确实还是一个相当奇怪的东西——现在出现在人们的视野中，更接近于揭示它的秘密。
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