团队合影（在天马望远镜园区推进毫米波望远镜建设）

青年报·青春上海记者 刘晶晶

人类探索宇宙的脚步从未停止。从上世纪末，中国科学院上海天文台就致力于开展超大质量黑洞的高分辨率观测研究，20多年从不懈怠，并于近年来牵头大陆学者参与事件视界望远镜（EHT）国际合作，终于让人们对于黑洞的想象成为具象。

2019年和2022年分别在M87星系中心捕获的人类首张黑洞照片和人类所居的银河系中心黑洞（人马座 A*）照片，前者获得2020年基础物理学科学突破奖。2023年，上海天文台领衔国际合作发布了M87黑洞的“全景照”，给黑洞和周围环境拍摄“全家福”，引发国内外极大关注。目前，团队正为下一代黑洞成像积极推动建设我国的亚毫米波望远镜。这样的团队，让一代代年轻人不断成长。

2020年5月上海天文台团队集中攻克银河系中心黑洞成像难题

回国只为让黑洞研究发出“中国声音”

观测银河系黑洞这件事，是很多天文工作者一生所向。

自博士毕业时，中国科学院上海天文台台长沈志强研究员就开始做这件事。从1997年开始，他开展20多次高分辦率VLBI观测，以新方法不断提高观测精度，期间的每一步都代表了当时该领域的最新进展。在他看来，这便是“一生择一事”。“别人觉得枯燥乏味，你却觉得很有趣。若能获得一些成就，在浩瀚宇宙的探索中有所发现，那即是幸运。若无此幸运，那做到自己心底的认可就可以。”

沈志强

这种对自己的认可，或许是“憋一股劲儿，定要在黑洞成像领域发出‘中国声音’”的决心。回国前，中国科学院上海天文台射电天文科学与技术研究室研究员路如森在甚长基线干涉测量技术（VLBI）开展成像研究方面已有建树。2018年，他带着多年研究积累，携全家放弃国外永居，加入上海天文台。他说：“我回国，就是想把国内黑洞成像研究推进到国际先进水平。”

黑洞成像研究一直是上海天文台着力发展的重点方向，尤其在前期3毫米观测发现银河系中心存在超大质量黑洞的新证方面引起了国际同行高度关注。一回国，路如森就憋着一股干劲儿，在这些基础上着力开展国际最前沿的1毫米波段成像研究。他组织起科研团队，不仅带动台内形成黑洞天体物理观测与理论研究联合科研团队，还牵头数十名国际同行开展合作，瞄准世界前沿进行攻关。

路如森

但研究过程并非一帆风顺。当结果受到国外学者质疑时，路如森与合作者一遍遍地检查数据分析结果，开发新算法去解决科研难题，探寻影响结果的不确定因素，持续打磨研究结果，还要耐心解答同行们提出的各种疑问。出成果的过程煎熬又磨人，但路如森认为：“科学需要辩论，已有研究的‘天花板’需要打破，更要发出‘中国声音’。”

从“只会推公式”成长为“多边形战士”

和沈志强、路如森相比，90后的赵杉杉更显稚嫩。这位中国科学院上海天文台高分辨射电天体物理课题组的青年研究人员，毕业于南京大学天文学专业。她坦言，当初报考时是“胡乱填的”。从一开始的完全不了解，到渐渐爱上这份事业，她这样描述自己的工作：“站在巨人的肩膀上，星辰触手可及。”

从2017年至今，她亲历了M87黑洞照片和银河系中心黑洞照片的合作研究过程，其中对观测数据的理论解释是她最为熟悉的环节。为了尽可能充分考虑到各种可能性，EHT合作组的理论工作组利用计算机数值模拟生成了一个庞大的模型图像库，并且不断进行扩充。2019年时，模型图像库含6万张图像，到2022年时则扩充到180万张图像。赵杉杉所在的理论工作组需要将模型图像库与观测数据进行比较，筛选出二者符合良好的模型。每张模型图像背后是大量的人力和算力，一次数值模拟需要在超级计算机上算几周到几个月，如果变动参数就要重新计算。

赵杉杉

“从这个角度而言，黑洞图像的理论解释是非常‘昂贵’的研究工作。”而对于青年科研人员来说，这是最好的锻炼平台。与持不同学术观点的科学家共同完成工作，直观地接触和学习到领域内最新的研究进展。“我的视野打开了。”赵杉杉这样说道。

如今，赵杉杉不仅从事理论研究，还积极投入到观测和望远镜技术的领域中，从“只会推公式”成长为“多边形战士”。“我以前以为做科研就是坐在电脑前推公式、写代码，从来没想过可以参与建设望远镜，但是沈台长经常跟我们说一句话：‘你不做，就没有人做了。”

极具亲和力的赵杉杉也乐意将这些成果分享给大众。2020年以来，她已进行了近十场科普讲座，与“魔都科学目录”合作发布B站科普视频8个，来介绍黑洞成像研究及相关的最新研究成果，累积播放量32.7万。“我希望通过我的介绍，让公众感受到‘看见’黑洞于人类而言是一件非常伟大的事。”赵杉杉说，“令人欣慰的是，公众对我们的成果非常感兴趣，总是会对我提出很多问题。这个时候我就会切实感受到，探索未知是人类的天性。” 

成功从不是一蹴而就

在银河系中心黑洞首张照片这项工作中，上海天文台牵头组织协调大陆学者参与EHT合作组织，与来自全球的数百位天文学者共同攻关。与M87黑洞的成像过程不同，银心黑洞自身“善变”的特性，给校准和成像工作带来了困难，也提出了新的挑战。让中国科学院上海天文台射电天文科学与技术研究室副研究员江悟意想不到的是，自己在五、六年前搭建的上海天文台处理机平台可以派上用场。

当成图工作组成员都是用个人电脑计算成图时，江悟所用的这个超算平台可以以快上大家百倍的速度获得图像。在上海的这个平台也因此成功领到了一轮接一轮的成图处理和算法迭代优化任务。连续几个月都满负载运行，直到最后有其他平台陆续参与进来，才稍作停歇。

超大质量黑洞本身就是宇宙中具有极端物理环镜的天体，为了让它现身，天文学家几乎“无所不用其极”，才终获成功。“成功从来不是一蹴而就的，需要积累，这个研究过程更是一个不断追求卓越的过程。”从技术开发“半路出家”改行做天文研究的江悟表示。

江悟

要从地球上看见黑洞，必须使用在亚毫米波段工作的望远镜。亚毫米波天文观测需要干燥的天气环境和稀薄的大气，因此火山口是一个不错的选择。江悟有幸到夏威夷现场参加EHT观测。“最大的福利莫过于有时还能在凌晨返回基地的途中见到另一个山头的火山口正喷发着火星，能同时见证大自然的神奇和宇宙黑洞的神奇，也是一种别样的浪漫。”江悟回忆道。

目前，江悟正在与国际同行积极开展多频同时接收技术的观测实验。赵杉杉继续着她的“多面手”工作。路如森则再度启程，前往西藏等地为建设亚毫米波望远镜选址。这一切都是为了在下一步给黑洞拍摄“电影”的研究中抢占科技制高点和更多国际学术话语权。正如沈志强所言：“科研永无止境，对宇宙的探索更是如此。”

青年报·青春上海记者 刘晶晶

编辑:梁文静

来源:青春上海News—24小时青年报