对于一个可能根本不存在的事物，黑洞却为现代物理学做了大量工作。这些致密质量区域——如此致密以至于连光都无法逃脱其引力场——是广义相对论的主要基础，并深刻影响了我们对星系如何运作的理解。这对于一个我们从未真正见过的现象来说，要求实在太高了。
另一方面，看到一个黑洞，按定义来说，这是一个难以实现的设想。反射光的缺失使得黑洞变得隐形，而那些真正有趣的超大质量黑洞隐藏在星系中心，这使得问题更加复杂。你需要建造一个地球大小的望远镜来捕捉黑洞的图像。而这正是麻省理工学院哈斯塔克天文台的副主任Sheperd Doeleman及其同事们在事件视界望远镜 (EHT) 正在努力实现的目标。
一个数据收集面积相当于整个星球的虚拟望远镜。EHT 是一个旨在拍摄第一张黑洞图像的国际项目，特别是针对人马座A*，据信潜伏在我们银河系中心的黑洞所在地。爱因斯坦的广义相对论声称它就在那里，而其他对附近星系结构的观测也强烈暗示了它的存在。爱因斯坦甚至告诉了我们它应该是什么样子。但首次真正看到它将告诉我们关于时空本身性质的各种信息，也告诉我们相对论是否在宇宙的核心崩溃。本质上，捕捉黑洞的图像是对广义相对论本身的考验——是我们所知的现代物理学的考验。
“黑洞仍然是理论上的构建体，它们有点像宇宙学世界里的独角兽，”Doeleman说。“有非常好的证据表明它们存在，而我们最好的测试案例就在我们星系的中心，那里几乎可以肯定有一个质量为400万太阳质量的黑洞潜伏着。但我们还没有看到它。要问爱因斯坦是否正确，你必须去宇宙中最极端的环境，也就是黑洞的边界。”
到达那里需要结合新技术、老技巧以及一个将在未来几年内投入使用的新型射电望远镜阵列。但Doeleman以及建造EHT的各个合作者现在都确信，几年前甚至无法想象的事情现在已经触手可及，因为技术已经将一种经过时间考验的天文技术转化为一种工具，有望让我们首次瞥见爱因斯坦对引力最剧烈表现的设想。
这项技术是甚长基线干涉测量 (VLBI)，正是它使得EHT团队能够在不实际建造任何东西的情况下建造一个地球大小的望远镜。通过将世界各地射电望远镜的数据输入超级计算机，他们可以创建一个成像面积相当于整个星球的望远镜，从而让他们能够以足够的分辨率在射电波段捕捉图像，直接看到银河系的核心。
你可以这样理解VLBI：你站在星系中心，看着地球，它位于银河系的边缘。现在，想象地球是一个镜子，但只有它表面上拥有射电望远镜阵列的地方是被抛光的——这个行星大小的镜子的其余部分是黑色的。这些抛光过的点是镜子上唯一能收集数据的区域。对于从另一端窥视的人来说，这个稀疏的镜子提供不了多么完整的图像。
但现在想象地球在旋转。镜子上抛光过的部分——收集数据的部分——开始缓慢地移过镜子上的黑色区域，随着地球的旋转和季节性的倾斜，从其表面的不同点收集数据。最终，这些望远镜——散布在全球各地——收集到了这个透镜上各个位置的数据，只是不是同时收集的。经过数月和数年，这些数据足以拼凑出一个相当全面的视图，大致相当于一个地球大小的望远镜镜子所捕捉到的。
这就是VLBI。通过连接许多望远镜的数据，EHT可以生成一个虚拟望远镜，其数据收集面积相当于整个星球。他们的数据由氢原子钟进行时间戳标记，确保在拥有足够的计算能力的情况下，所有射电数据都可以整齐地拼凑成一张单一的图像。随着时间的推移，随着更多的射电望远镜投入使用，这张图片会越来越清晰。
至少到了一定程度。VLBI已经被天文学家使用了几十年，但像EHT这样的项目以前是不可能实现的。技术根本还没有达到。现在也还没有完全达到，但已经非常接近，以至于Doeleman和他的EHT同事们可以开始收集数据了。
“我们有机会进行五年前不可能进行的测量，”Doeleman说。“在过去的五年里，我们开发了在最高频率下进行VLBI的仪器，在那里你可以获得非常好的分辨率。我们现在也可以处理大范围的带宽。以前是几百兆赫兹，现在我们可以处理几千兆赫兹。你可以认为这代表了更多的能量，更多来自黑洞本身的 الفوت子。这意味着我们的灵敏度大大提高。所以，更高的灵敏度和地球上更多的望远镜结合起来，让我们能够做五年前做不到的事情。技术现在已经到了一个阶段，这是一个实施问题，而不是建造新系统的问题。”
这项技术进步的一个重要组成部分是新的阿塔卡马毫米/亚毫米波阵列 (ALMA)，它将在未来几年内在智利北部投入使用。ALMA的66个精密天线将连接成一个巨大的射电望远镜——某种意义上是VLBI的缩影——它将是地球上最灵敏的亚毫米波设施。
“这一下，事件视界望远镜的灵敏度将提高十倍，”Doeleman说。“我们的分辨微小细节的能力将提高一倍。”
但是，在观测一个不让任何光线逃逸的黑洞时，EHT将观测什么？它如何成像一个看似无法成像的东西？爱因斯坦对此也有答案。
“黑洞的引力场如此之强，以至于它吸引了所有的尘埃、气体和物质，”Doeleman说。“但它试图将所有这些物质压缩到如此小的空间，以至于它变得非常、非常热，并开始辐射——在X射线、可见光和射电波段。它在整个频谱上是一个非常明亮的辐射源。”
换句话说，Doeleman说，我们将看到黑洞是因为它是一个“挑食者”——它将被辐射物质环绕，形成一圈“发光的汤”，这些物质还没有落入黑洞，但在事件视界处发光。但具体它会是什么样子还不确定，这将是对相对论的令人兴奋的检验，因为相对论告诉我们它**应该**是什么样子。爱因斯坦理论认为，在黑洞处，引力应该如此之强，以至于它会使光线弯曲。因此，虽然我们从发光的汤中看到的光线一部分会自然地来自黑洞的前侧，但它也会将光线弯曲，让我们看到来自黑洞后侧的光线，而在正常情况下，这些光线会朝着相反的方向传播。
如果相对论是正确的，生成的图像应该显示一个完美的圆形光环——一个绕着黑洞弯曲的被透镜化的光环——环绕着中间一个昏暗的空间。爱因斯坦称这个中心黑暗的点为“阴影”。Doeleman说，在最近EHT合作伙伴的一次图森会议上，所有在场的物理学家和理论家都一致认为，找到这个阴影——并验证或推翻爱因斯坦的预测——应该是首要的科学任务。毕竟，一张图像不仅可以最终证明黑洞的存在，还可以确认或彻底颠覆我们理论上对我们银河系中心和宇宙其他地方星系所发生的一切的认知。
“我们在寻找一张能够展示这些强引力效应的图像，我们在寻找这个阴影，”Doeleman说。“当我们最终拍照时，如果我们看到了这个阴影，那将是一个令人惊叹的、改变思维的结果。”
