2019年4月10日，科學家公布了首張黑洞照片，這也是人類第一次見到黑洞究竟是什麽樣的。而在黑洞那邊，科學家有充足的理由相信，黑洞早已記錄了宇宙的歷史。那麽科學家是如何得出這一推論的？這得從黑洞照片的解讀開始。
黑洞照片透露出的資訊
人類首張黑洞照片裏的主角是M87星系中心的超大品質黑洞，其品質約為太陽的70億倍。正如物理理論所預測的那樣，黑洞的重力大到連光線都無法逃脫，所以照片中的黑洞確實是一片漆黑。
不過，黑洞周圍的光環是什麽？黑洞周圍的光環是黑洞吸住的物質所發出的電磁波，以及黑洞所扭曲的背景電磁波。盡管在靠近黑洞非常近的地方，黑洞會吸入包括光線在內的任何物質，但是如果距離夠遠的話，那裏的重力就只是能夠吸住物質（但不會立即吸入它們），光線也可以逃離黑洞。被黑洞吸住的物質會形成吸積盤，然後透過相互摩擦等方式獲得能量，並因此產生劇烈的反應，然後向外發射電磁波。
另外，來自黑洞背後的背景裏其他星系的電磁波在經過黑洞時，靠近黑洞的會被黑洞吸入，而離黑洞較遠的電磁波會被黑洞的重力向裏扭曲。這股被扭曲的電磁波會與前面剛提到的逃離電磁波匯聚到一起，並繼續前進，然後被人類的探測器探測到，並調整成可見光，隨後照片中的光環便形成了。
那麽照片中光環為什麽是上面模糊、下面亮，而不是上下亮度平均？盡管科學家們在黑洞是否具有自轉這一問題上還有爭議，但他們肯定的是，被黑洞吸住的物質會以接近光速的速度並根據某一根透過黑洞的旋轉軸繞著黑洞旋轉。根據廣義相對論，對於朝向我們一側運動的旋轉物質所發射的電磁波，我們所探測到的強度會更強；而對於遠離我們一側運動的旋轉物質，我們探測到的電磁波強度會較弱。因此拍下的照片就會形成光環亮度不平均的現象。這次拍到的照片，下面的物質靠近我們，上面的物質遠離我們；未來我們也可能會見到上方明亮，下面模糊的黑洞光環照片。
科學家在初步研究完M87星系的黑洞照片之後，利用廣義相對論和磁流體力學，建立了多個黑洞旋渦模型，這些模型向科學家展示了物質圍繞著黑洞進行旋轉的樣子是怎樣的。然而，所有的模型都顯示，黑洞模糊的光環中理應還有一個非常「明亮」、且薄的圓環，但是黑洞照片中沒有這個圓環的任何痕跡。科學家對此非常在意，因為這個圓環記錄了宇宙的歷史。
那個缺失的黑洞「光碟」 有什麽意義？
那個非常明亮且薄的圓環是一個完全由光子所構成的光環。光子在經過黑洞某個距離的時候，那裏的重力大得足以抓住它們，但又不足以立即把它們吸到黑洞當中，於是它們就圍繞著黑洞旋轉，同時還被黑洞緩慢地拉近。但是這些光子的旋轉速度非常快，以至於被「壓縮」成一個非常明亮且薄的圓盤，於是乎，這樣一個「光碟」就形成了。
理論模型還顯示，這個圓環還細分成不同的層次，換而言之，這個圓環由無限的巢狀光子環組成。這有點類似於土星的圓環，只不過黑洞的圓環更大，且層次更多。另外，這些光子來自不同的宇宙時期，其中甚至還有可能包括了來自宇宙剛剛爆炸時所產生的光子。一般來說，在這個圓環當中，越靠近裏面的光子的歷史也就越久，越靠近外圍的光子也就越年輕。
科學家認為，如果能對這個圓環進行記錄和研究，這不僅有助他們了解宇宙歷史和宇宙的演變過程，有望知道宇宙大霹靂的那一瞬間究竟發生了什麽，還有助於他們進一步理解時間和空間是什麽。
除此之外，科學家還能利用圓環來方便且更精確地計算黑洞的品質，因為圓環的亮度和厚度跟黑洞的品質密切相關。通常來說，黑洞的品質越大，圓環也就越薄和越亮。而目前，科學家認為用來計算黑洞品質的技術的準確率只有15%左右，如果能加入圓環數據的話，那麽準確率或授權以提高至98%。
等待下一張照片
這麽重要的光環，怎麽沒有拍到呢？
科學家分析後認為，可能目前的天文望遠鏡還不夠精確和靈敏。於是，科學家打算在未來多發射兩台更為先進的太空望遠鏡，它們分別是2030年的sperktr-M和2035年的「起源太空望遠鏡」。這兩台太空望遠鏡都會被送到拉格朗日點L2當中。
拉格朗日點L2是這樣一個點，它處於太陽和地球的連線上，而處於這個點的物體離地球足夠遠，但又不至於逃離地球，飄向宇宙，它依然會跟地球繫結在一起。在拉格朗日點L2的太空望遠鏡不僅受到太陽光的影響較小，而且相比起其他位置的太空望遠鏡，它們離觀測目標最近，因此，在拉格朗日點L2的太空望遠鏡的觀測條件是目前最好的。
sperktr-M和起源太空望遠鏡將繼續探測黑洞，並幫助我們進一步理解星系、黑洞和宇宙的演變。幸運的是，離我們最近的黑洞只有1000光年，且它的品質只約為太陽的4倍。屆時，sperktr-M和起源太空望遠鏡或許能記錄下光子圓環的樣子，在那裏，說不定有來自恐龍時代的地球的光子。
