黑洞常被喻为宇宙饕餮，吞噬一切过于靠近的物质——包括光本身。这正是位于M87星系与银河系中心的超大质量黑洞影像如此非凡的原因。这些由事件视界望远镜（EHT）合作组织于数年前捕捉到的观测成果，标志着天文学的重大里程碑。
法兰克福歌德大学的卢西亚诺·雷佐拉教授（Luciano Rezzolla）解释道：“这些影像中呈现的并非黑洞本身，而是其周边炽热物质。当物质尚未坠入事件视界之前，会在外围旋转并释放出我们原则上可探测的最终光信号。”其研究团队在该发现中发挥了关键作用。
这些震撼影像揭示了科学家所称的黑洞“阴影”，为探究这些神秘宇宙巨物背后的物理机制开辟了新途径。一个多世纪以来，爱因斯坦的广义相对论始终是我们理解时空的基石，它不仅预言了黑洞的存在，还推演出连光都无法逃脱的边界——事件视界。
雷佐拉指出：“然而还存在其他假说性理论同样预言了黑洞的存在。其中某些理论需要具备特定属性的物质支撑，甚至要求突破现有物理定律。”
雷佐拉团队与上海李政道研究所的同事们合作提出了一种检验这些替代理论的新方法。发表于《自然·天文学》的研究论文阐明，未来对黑洞阴影的观测将有助于验证或挑战爱因斯坦的引力模型。此前因数据不足而难以评判的竞争性理论，如今可能通过精细分析黑洞阴影图像迎来转机。
“这需要两个条件，”雷佐拉解释道，“一是获取高分辨率的黑洞阴影图像以精确测定其半径，二是从理论层面量化不同理论对相对论的偏离程度。”
研究团队构建了完备的理论框架，系统描述各类理论模型中的黑洞与爱因斯坦预言的差异及其成像特征。他们运用先进的三维计算机模拟，重现了黑洞周围扭曲时空中物质与磁场的运动状态，并据此生成了环绕这些巨物的炽热等离子体合成图像。
论文第一作者、李政道研究所的阿基尔·乌尼雅尔（Akhil Uniyal）表示：“核心问题在于：不同理论中的黑洞图像究竟有多大差异？”研究人员发现了明确的特征规律，未来随着成像精度的提升，这些特征将帮助科学家甄别最符合现实的理论。虽然当前EHT的分辨率尚不足以辨识这些细微差别，但技术革新将逐步实现此类比对。为此物理学家建立了能兼容多种理论框架的普适性黑洞描述体系。
“EHT合作组织对天体物理学的重大贡献之一，是将黑洞转化为可检验的实体，”雷佐拉强调，“我们预期相对论会如迄今所有验证那样持续经受住考验。”目前观测结果仍与爱因斯坦理论相符，尽管测量不确定性仅排除了少数极端假说——例如M87与银河系中心的黑洞几乎可以确定不是“裸奇点”（无事件视界）或虫洞。但雷佐拉同时指出：“即便成熟理论也需持续检验，特别是面对黑洞这类极端天体。”若爱因斯坦模型被证伪，将是物理学界的革命性时刻。
EHT为这些研究提供了前所未有的机遇。通过整合全球多台大型射电望远镜数据，它等效构成了地球尺寸的巨型望远镜，足以捕捉黑洞周边的精细结构。计划正在推进：不仅将增建更多观测站，最终还将在太空部署射电望远镜，大幅提升分辨率。
根据最新研究，要实现决定性的理论检验，需要达到百万分之一角秒的角分辨率——相当于从地球看清月球表面的一枚硬币。虽然此精度尚未实现，但科学家预计未来数年内可触及该目标，或将开启人类理解引力与宇宙的新纪元。
