在这张图里，有25000个黑洞，科学家是如何看见这些黑洞的？

下面这张图，在你看来可能是一张普通的星空图片，甚至如果不说的话，你可能都不知道这是星空图片。然而，它不仅是一张星空图，而且还非常特殊。图中的每一个白点，都是一个黑洞，而且是超大质量黑洞。

你可能会纳闷：黑洞不是黑的吗？怎么在这里是白的？宇宙中有这么多黑洞吗？

我们知道，黑洞可以吞噬包括光在内的一切物质，这就使得它是无法观测到的。如果宇宙中有一个游荡着的黑洞，不吞噬任何物质，那么我们的确是几乎无法观测到它的。

不过，如果一个黑洞的周围有物质或者天体，情况就不一样了。它会将自己周围的物质全部拖到自己身旁，这些物质会打着转儿向黑洞下落，就像是你打开水槽的塞子时水也会旋转着流下去一样。这些物质会在黑洞周围形成一个巨大的圆盘状结构，这就是所谓的吸积盘。

吸积盘中的物质在加速向黑洞下落的时候，它的能量就会升高，这就使得它们会释放出各种波段的电磁辐射。从本质上说，吸积盘不算是黑洞内部，因此这里发出的电磁辐射是可以传播出来，被我们观测到的。

不在吞噬物质的黑洞没有吸积盘，因此是无法观测到的。而上面的那一张图中所展示的，都是正在饕餮的黑洞，所以才会进入科学家的法眼。

那么，科学家是如何一口气找到这些黑洞的呢？

实际上，这些黑洞的身份非常特殊，并不是普通的恒星级黑洞，而是超大质量黑洞。顾名思义，超大质量黑洞都非常恐怖，通常在太阳质量的100万倍以上。而且，这些黑洞有一个特点，那就是几乎都位于各个星系的核心，并且在疯狂地吞噬。因此，只要找到宇宙中的一个个星系，就约等于找到了它们中心的黑洞，这就简单多了。

（图片说明：LOFAR的天线阵列分布示意图）

即便如此，这张图像也是来之不易。因为它的拍摄，涵盖了超低频段。拍摄下这张图像的，就是国际低频阵列射电望远镜（LOFAR）。LOFAR是分布在欧洲52个国家的射电望远镜阵列，包含了超过20000根天线。当今世界上，LOFAR是唯一能够在100兆赫兹以下频率对宇宙天体进行高分辨率成像的观测设备。

不仅如此，LOFAR还具有相当广阔的观测视野，这也是它的优势之一。正是凭借着这样的强大观测能力，它才完成了这样一次数万个黑洞的图像拍摄。

据介绍，本次拍摄是隶属于一个名为LOFAR LBA巡天项目的一部分，该项目的主要目标就是对北天星空进行一次完整的超低频成像。而这一张图像只是该项目的第一次拍摄，覆盖了大约4%的星空。

（图片说明：本次拍摄的原始图像）

必须要指出的是，这项工作说起来轻松，实则挑战重重。除了这台口径几乎等效于整个欧洲的望远镜之外，科学家们还花了数年时间的精力，才获得了这张迄今为止最详细的黑洞地图。

正如德国汉堡大学的天文学家Francesco de Gasperin所说：“这样的成果来自于多年以来的复杂得超乎想象的数据，我们不得不寻找新的方法，才能将无线电信号转换为宇宙图像。”

实际上，由于建造在地球上，LOFAR的工作需要面临一个非常困难的问题，那就是地球的电离层。为了避免电离层的干扰，科学家们甚至不得不将望远镜发射到太空中，也就是所谓的空间望远镜。

（图片说明：哈勃这样的空间望远镜可以避免地球大气层的干扰）

但是，终究绝大部分望远镜还是要建设在地球表面，有一些望远镜的观测频段可以不受电离层的干扰，不过，对于特低频的射电波来说，这种干扰是无法忽视的。换句话说，虽然在我们的肉眼中，地球电离层是透明的，但对于不足5兆赫的电磁波来说，电离层就像是地球的一个护盾，可以将它们反弹出去。而且，随着天气的变化，能够射到地表的电磁波频率也会发生变化。

好在，研究团队还是找到了办法来解决这个问题。他们利用超级计算机运行了一套算法，每隔4秒钟就会对电离层所产生的干扰进行修正。对于运行时间超过256个小时的LOFAR来说，这样的修正至关重要。

这样的修正让我们获得了开篇的那张图片，见识到了宇宙中海量的超大质量黑洞。荷兰莱顿天文台的天文学家Huub Röttgering兴奋地指出：“在数年的软件开发之后，我们终于看到了它的成果，这真是太棒了。”

不仅如此，这一次的修正还有意外收获，那就是这项工作可以对电离层本身进行研究。比如电离层行波、闪烁及其与太阳活动周期的关系，都可以通过这项工作进行更好的分析。

当然了，说到底，这一次的研究还是为了天文研究。随着超级计算机加入对电离层干扰的修复，科学家们可以对宇宙中的活跃星系核、星系团等天体结构进行特低频的观测，这将允许我们认识一个不一样的宇宙。至于这一次观测到了25000个黑洞，也就算是个开胃菜吧……