10 踏上征程
10
踏上征程
宏大的实验
现在，我们的伟大实验开始倒计时。种子已经种下，小植物已经成长为一棵庄严的植物。现在，收获的时候到了。
整个EHT都在热切地期待着2017年4月的到来。经过多年的准备，科学与政策层面的磨合，以及解决技术问题，我们的梦想现在已经可以实现了。2017年4月初，8个EHT观测站[176]将对准天空中的相同目标。两台望远镜在智利，两台在夏威夷，西班牙、墨西哥、亚利桑那州各一台，还有一台在南极。此外，塞拉·马尔科夫和一大批天文学家组织了一支由地面和太空中的其他望远镜组成的舰队，将与我们平行观测。从近红外到伽马射线的所有望远镜都已准备就绪，以覆盖整个光谱，这样我们就不会错过任何射电信号。
这将是一次极端的远征。在智利，天文学家们必须应对海拔5000多米的干燥和稀薄的空气。而在南极洲的现场，他们必须勇敢面对寒冷和孤独，那里的年平均气温几乎为零下50摄氏度。我们计划中的太空之旅有点让人想起天文学的旧时代，当时研究人员在世界各地旅行，从所有可能的最佳观测点探索天体，以图更接近宇宙的奥秘。当时和现在一样，失败和胜利仅一线之隔。就像纪尧姆·勒让蒂在18世纪花了数年时间在印度追寻金星凌日但没有成功一样，我们对黑洞的摄影计划很容易最终成为一张废纸。如果天气和技术不配合，我们就会失败。
在春天，我的许多同事正处于最后的计划阶段。我们送出了设备，写下了无数的邮件，召开了视频会议，还组织了一次预先测试。为了方便相互沟通，我们建立了一个聊天组，越来越多的成员加入。2017年3月5日，在南极的冰层上度过了几个冬季的德国天文学家丹尼尔·米哈利克（Daniel Michalik）从南极点望远镜发来了消息。米哈利克实际上为欧空局工作，已经参与了盖亚计划，并将在这几个月中与一位同事一起进行EHT测量。他们住在离南极点很近的地方，从厨房的窗户就能看到极点标记。网络信号非常差，从南极传来的第一个生命迹象是像平克·弗洛伊德的歌《习惯麻木》（Comfortably Numb）中的歌词的一句话：“喂？有没有人在那里？如果你能听到我，就点点头。有人在家吗？”[177]我们很高兴有一个人在地球仪的下端为我们坚守岗位。
大多数同事在2017年3月底前往望远镜台站。在几天的时间里，世界各地的研究人员都来到了这些站点，迎接这一重要时刻的到来[178]。
神奇的是，这些日子表明，EHT已经真的成为国际性的合作。每一张出现在我们的聊天频道的新面孔，都会受到团队其他同事的问候。喜悦与兴奋混合在一起，紧张感增加。但每个人都有自己的任务要关注——否则项目就不会成功。
即使在今天，每当我看到不同团队在望远镜前的照片时，都会很高兴。虽然并非有意，我们毕竟成功地将这么多不同的人聚集到了一起，彰显了国际的理念。爱因斯坦和爱丁顿这两个和平主义者会喜欢这样做。而事实上，在EHT项目持续期间自始至终都保持着相当的和平，虽然之前和之后的情况并不总是如此。
4月3日，我在杜塞尔多夫坐上了前往马拉加的飞机。从那里我坐车去格拉纳达，去IRAM的西班牙分部。该市正在为复活节游行做准备。在圣周（Semana Santa）之前，街上有一种特殊的气氛。春天已经到来，气温在舒适的二字头范围内。我很想在格拉纳达停留更长时间，观看庆典活动。但我没有时间让安达卢西亚的美景在心头逗留。我已经可以在地平线上看到我此行的目的地，内华达山脉白雪覆盖的山峰在东南方向拔地而起。从格拉纳达出发，你可以在早上去海边，下午上山滑雪。
IRAM望远镜位于韦莱塔峰下。这座山海拔3396米，是西班牙第三高的山。在中世纪，摩尔人已经从著名的阿尔罕布拉宫看向山顶。上升的路让骑行者着迷，因为它是欧洲最高的公路的上升段。去亚利桑那州的望远镜台站的旅行很特别，但是在4月份到IRAM30米望远镜的时候，又是另一番景象。
我们的小组中包括来自波恩的托马斯·克里希鲍姆，他以前曾多次在这里进行过观测。我们一起用面包车驶向山区。在前往望远镜台站的路上，我们在30千米内提升了2000米的海拔高度。从这里到格拉纳达的景色非常壮观。为了适应高海拔地区的空气，我们的司机停了几分钟——这是他喝咖啡的好机会，也是我欣赏壮丽景色的好机会。
在山顶上，我们已经可以看到雄伟的望远镜。到达缆车出口后，我们艰难地穿过雪地，经过一所滑雪学校，来到一辆印有巨大白色IRAM贴纸的红色压雪机前。我们把行李箱放在一个黑色的金属篮子里，然后爬上驾驶室。履带式压雪机穿过最后几米的雪地，在明亮的阳光下到达望远镜前。最后一片泥泞的积雪仍然躺在山坡上，蓝天在我们头上展开。这一切看起来很有希望。
在地球上最偏远的地方，用混凝土和钢铁制成的重达数吨的研究站总是令人印象深刻。为了探索和扩大自己的视野，人们会付出多么大的努力啊！IRAM望远镜就是这样一座好奇心的纪念碑：它耸立在2920米高处，几乎与德国最高峰楚格峰一样高。
该望远镜是20世纪70年代在马克斯·普朗克研究所当时的主任[179]的推动下在此建造的，同时还建造了第一座滑雪缆车。主任是一名热情的滑雪者，有人传言这影响了地点的选择。
今天，这里充斥着升降机和滑雪者。但是，没有哪座建筑能像这座建筑一样大。该设施比亚利桑那州墙体拉开的旋转屋要大得多。IRAM望远镜的雪白表面看起来就像你想象中的经典射电望远镜的样子。这个直径为30米的天线位于一个圆锥形的建筑物顶部，可以通过一个大车库门进入。由于是在室外，反射器可以被完全加热，以保持其不受冰雪影响。
就在望远镜旁边，一座三层楼高的混凝土建筑伸向天空，从窗户可以看到内华达山脉的壮丽景色。这里是我们生活和工作的地方。有时，当云层挂得很低时，视线就像从飞机上扫过云层的阴霾。但每隔一段时间，整个望远镜就会消失在云雾中，以至于你从控制室里甚至看不到它的尖端。当我们到达时，任何地方都没有一丝云或雾。
韦莱塔峰的EHT团队有五个人[180]。只缺少黑尔格·罗特曼（Helge Rottmann），他是来自波恩的技术专家，我在读博士时的同学。他首先在这里处理了技术问题，然后直接前往智利的APEX。
与亚利桑那州相比，IRAM的30米望远镜是一个四星级酒店，尽管是20世纪70年代的风格。这座宽敞的建筑比亚利桑那州格雷厄姆山上的望远镜有更多的空间，而且楼梯总是在同一个地方。这里有一个公共厨房，我们可以从总是有库存的冰箱和储藏室里尽情地满足自己。不过，我们不需要太多，因为大家轮流组成厨房团队，烹饪安达卢西亚的食物。各小组的本地人士为做出最美味的食物进行了真正的竞争。一会儿，汤、烤辣椒肉丸和美味的甜点就上桌了。在任何时候，都有一条巨大的塞拉诺火腿，你可以用一把锋利的长刀帮自己薄薄切几片。此外，还有西班牙奶酪和新鲜葡萄。难怪技术人员、清洁工和天文学家们的心情都很好。如果不注意体重，在这里会大大发胖，感觉就像亚利桑那州格雷厄姆山上的那个臃肿的薯片袋。
甚至还有一个小吉祥物，因为优质的伙食便宜了一只在这个地区的山上游荡的狐狸。据说，有一天它真的把塞拉诺火腿偷到手了。从那时起，它总是来到望远镜前，看看有没有什么东西会掉下来给它。即使有严格的喂食禁令，它仍然经常来。真的每个人都遵守了禁令吗？
这里没有无线网络，因为辐射可能会影响敏感的测量电子设备。对于像我这样的手机迷，这是一个问题。
山上经常有大约十几个人在操作望远镜。此外，还有另外两个研究小组，我们与他们共享观测时间。一个小时的观测费用约为500欧元。因此，该设施最好一天二十四小时都能使用。如果这里或者EHT其他观测地点的天气对我们来说太糟糕，那么另一个小组就会使用望远镜。
截至2017年4月4日，我们有10天的时间来进行测量。文森特·菲什和托马斯·克里希鲍姆一起，费尽心思地制订了所有日子、所有望远镜和所有源的观测计划。在这段时间里，至少有5个晚上，世界各地的所有望远镜的天气都必须足够好，以便我们执行我们的计划。经验告诉我们，这种情况极少发生。为了更好地协调，我在奈梅亨的同事达恩·范罗苏姆已经为EHT编程了一个在线解决方案。在这里，所有望远镜的数据都集中在一起，所以每个人都可以看到其他望远镜的状态。荷兰皇家气象研究所（KNMI）的天体物理学家格蒂·海尔瑟玛（Gertie Geertsema）在这个平台上为我们提供了欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的全球天气模型对所有望远镜的预测。首先看一下天气预报，就会发现一些令人吃惊的情况：在未来三天，几乎所有地方都应该有极好的无云天气。我有点担心，害怕我们的天气数据不是正确的。荷兰人能正确预测山区天气吗[181]？
在波士顿，谢普·多尔曼建立了一个模拟通信中心；所有的望远镜信息都应该在那里汇合。一个摄制组也随时准备在那里为一部纪录片录制镜头[182]。我们是否真的观测，将在每次预定的观测会议前四个小时举行的远程会议上决定。近几年来，整个事情总是有点混乱。这次会是怎样呢？协调8个望远镜和几十个学者的工作，就像在天主教大斋节期间与学前班里骄纵又神经质的城里孩子一起走过糖果店一样难。前者与后者一样，都不听从命令。
4月4日，所有EHT望远镜将进行一次试运行。在VLBI网络内，技术故障时有发生。我们需要不停地让望远镜相互配合。然而，不管是操作望远镜还是操作计算机，问题通常出在操作者上。人，才是链条中的薄弱环节。最微小的错误也会阻碍成功：两根电缆混在一起，数据被错误地标记，或在不知不觉中输入了错误的命令。我们都很紧张。技术人员们再次检查他们的设备。“JCMT和SMA之间出现‘条纹’。”在夏威夷的雷莫·提拉努斯兴奋地在聊天群写道。他在这句话上加了四个感叹号。他补充说：“有个愚蠢晦涩的盒子需要重启了。”发现条纹意味着至少这两台望远镜，即詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜和夏威夷莫纳克亚山上的亚毫米波阵列，在一起工作得很好。第二天的事情看起来很有希望。我要去睡觉，给自己的身体充电。看了看天气预报，我知道明天必须严阵以待了。托马斯·克里希鲍姆仍在控制室周围踱步。“你不想去睡觉吗？”我问他。“哦，我只是检查一下是否一切正常。”他心不在焉地回答说。
第二天，紧张气氛升温。每隔一段时间，在世界的某个地方，马克六号数据记录器就会出现一些小问题，动不动就宕机。来自波士顿的专家试图在网上提供帮助。这里的一切似乎都很好。托马斯·克里希鲍姆向小组报告：峰上的马克六号已经启动并运行。在晚餐期间，举行了关键的远程会议。奇迹已经发生。在世界各地，所有望远镜的天气都很好——设备也没什么问题！
“为VLBI加油，这不是一次演习”，多尔曼给大家写道。根据协调世界时（UTC），测量应该在晚上十点三十一分开始——在西班牙，那是午夜过后半小时。因为我们在最东边，不仅是太阳，而且是黑洞最先升起的地方，所以我们也是第一批被允许开始的望远镜之一。时间在流逝。
当然，我们的全体工作人员在正式开始前很长时间就在望远镜控制室。没有人愿意错过这个时刻。这里矗立着毒绿色和银色的控制板，控制着30米天线的运动。它配备了各种粗制滥造的开关，看起来像是从时间长河中掉出来的，也许又像20世纪70年代的詹姆斯·邦德电影。两个时钟显示当地时间和恒星时，一个大的红色按钮在紧急情况下停止设备的任何移动。只有控制台上的四个电脑屏幕提示人们，现在的技术已经达到了一个新的高度。
同事们越来越紧张，我也有同感。现在一切都应该——不——一切都必须万无一失。我们一次又一次地检查设备。我们的硬盘程序是否正确？它们是否知道应该在什么时候记录？观测计划是否准备好了？它真的是正确的吗？望远镜接收机是否能传输数据？焦点是否已经对好？我经常看控制室里显示的大气湿度数据。我几乎无法相信它们有多好。为了安全，也为了安抚我的神经，我一直走到门外，抬头看清澈的星空。没有看到云层。
托马斯·克里希鲍姆接过来，在观测员的位置上坐在屏幕前。他利用中间的时间，已经进行了第一次校准测量。我在他旁边坐下。这感觉就像回到了我年轻的时候，那时我坐在他旁边，他向我解释如何操作射电望远镜。有些事情即使过了25 年也不会改变。我舒舒服服地看着他将望远镜的视野移到一个宇宙射电源上。我们可以清楚地看到射电辐射是如何首先增加，然后减少的——我们两个人都松了口气。信号很强，我们的期待也很强。
我们名单上的第一个射电源是OJ 287，一个位于巨蟹座的35亿光年外的类星体，它包含了一个最大的已知黑洞。有些人认为那里甚至有两个黑洞，相互围绕旋转[183]。从某种意义上说，OJ 287是我们的热身项目，我们可以在显示屏上清楚地看到它的射电辐射。实际上，我们在屏幕上看到的只是两条钟形曲线——仅此而已。第一次VLBI扫描，我们称之为测量，应该是持续7分钟。现在是零点三十一分，我们终于开动了。屏幕上的显示切换，标志着望远镜已自动进入VLBI测量模式。
我走进相邻的机房。在那里，马克六号记录器站在一个人高的设备堆上，发出了过大的噪声。风扇呼呼作响，灯光闪烁。前面的绿灯紧张地高速闪烁着——数据正在流转，记录器已经启动了。在前厅是显示将射电波转换为0和1的模数转换器的屏幕，以及原子钟显示。同样，一切都在有序进行。我松了一口气。
在智利，黑尔格·罗特曼登录了系统。“山上的四个记录器都在记录数据”，他向我们的聊天组报告。我们已经知道了。在今晚剩下的时间里，我将不断跑回来检查。这些硬盘上存储的东西将决定成功或失败。但是，分析数据需要好几个月的时间。在结果揭晓前，我们不会知道到底记录到了什么样的数据。
现在，观测的单调部分开始了。托马斯·克里希鲍姆注意着望远镜的每一次指令，并把它写在他的手写记录本上。托马斯是一位优秀的老派观测家。坐在望远镜的控制室里，他的心情很好。“你还在手写所有的东西吗？”我惊奇地问他。他在埃菲尔斯伯格时也是这样做的，并要求我也这样做。但我曾偷偷写了一个程序，让它自动为我做这些事。“哦，这让你保持清醒，”他回答说，“在凌晨四点很容易犯愚蠢的错误，所以最好是忙起来。”叹了口气，我也拿起了笔。
在EHT网络的观测过程中，所有8台望远镜从未在同一时间进行测量。这是因为我们的扫描清单上的辐射源不可能从所有站点同时观测到。因此，测量的开始在我们看来是非常“西班牙”。智利的ALMA和APEX，墨西哥的大型毫米波望远镜（LMT），亚利桑那州的SMT——所有这些都是西班牙的前殖民地——以及我们在西班牙的IRAM望远镜都在UTC 22:31准时观测太空中的同一个类星体。夏威夷的两个设施和南极的望远镜将不得不等待。
我的兴奋之情正在慢慢消退。我们在正确的轨道上。现在的问题是，其他站点的情况如何？逐渐流入我们聊天频道的信息给人以希望。“APEX的一切都很顺利。”来自墨西哥的同事同时开始了他们的工作，他们写道：“LMT记录，扫描检查OK。”多尔曼在波士顿报告说，亚利桑那州的一切也很正常。但重要的ALMA望远镜呢？在很长一段时间里，智利方面一直保持着无线电静默。但随后，令人欣慰的句子也从那里传来。“目前为止，ALMA已经完成了全部扫描观测。”
总是有一些小问题，但这是正常的。墨西哥报告说，观测OJ 287有困难。焦点不能正常调整。就像相机一样，天线也会有对焦的问题。望远镜足够大，可以对此进行补偿，但校准小组将很难补偿这种信号损失。然后甚至还有紧急停止，因为电机在短时间内由于某种原因得到的动力太少。同事们不得不等待并重新开始。这些数据已经丢失，但我们仍有整个晚上的数据。
现在控制室里正接近紧要关头，对M87的第一次观测已列入日程。现在是凌晨三点到四点，我们必须用望远镜来捕捉来自5500万光年外的巨大星系中心的射电辐射——在那里一个巨大的活跃黑洞释放出它的力量，而我们仍然不知道这个黑洞到底有多大。
“目标源M87”是我对计算机的指示。屏幕显示坐标赤经12h30m49.4s，赤纬+12°23′28″。望远镜慢慢转向室女座，这是天空中第二大的星座。我们被迷住了，目光跟着显示屏上的回转。望远镜的水平角度（方位角）调整到正确的位置，而表示垂直角度的仰角现在也完全适合。依照惯例，在重大运动之后，我们需要重新调整一下。“韦莱塔峰的望远镜对准M87的源，并进行记录，之后指向附近的3C 273”，克里希鲍姆报告。控制室里的绘图显示出合理的信号强度，硬盘转动着写入数据。一个令人放心的迹象。在我们的仪器上，我们看到望远镜是如何跟随M87的中心，并对地球的旋转进行补偿。几个小时以来，我们在M87和校准类星体之间来回摆动，进行长达一分钟的扫描。这就像它自己在运行。
在某些时候，我们都处于一种恍惚状态。这是个奇怪的状态。事实上，每个人都被疲劳所征服，但同时又想关注望远镜的哪怕是最小的运动。实际上，我应该在清晨时分让托马斯完全卸下任务，这样他终于可以睡个好觉了，至少我们是这样约定的。但他离不开自己的岗位。他在自己的观测岗位上一待就是几个晚上；他一定在体内储存了一个秘密的能量库，以应对这种情况。(https://www.daowen.com)
清晨的曙光。早上六点五十分，夏威夷的望远镜也醒了，我们一起对M87进行了短时间的观测。我们之间相距10907千米——这是该VLBI网络中最远的距离！我们只是勉强看到了山的那边——这能行吗？15分钟后，34次扫描的最后一次出现在我们的记录仪上，灯也停止了闪烁。克里希鲍姆向聊天组发送了最后一条信息：“所有VLBI扫描完成。现在我们有点累了，在观测了38个小时后将休息一下。”这个可怜的家伙前一天晚上没有睡觉。当我们倒在床上时，亚利桑那州的萨拉·伊萨恩和她在夏威夷的同事们继续了几个小时。作为中间的望远镜，亚利桑那州的值班时间最长，就像我们一样，萨拉无法离开屏幕。她将连续观测不到19个小时——加上准备时间。她还在工作，而我们已经在为第二天晚上做准备。她的休息时间会很短。
最后的倒计时
第一轮是成功的。如果它能像这样继续下去就好了！在波士顿，谢普·多尔曼也为第一个观测阶段异常的顺利感到高兴，并祝大家晚安——尽管我们中的大多数人只能在白天小睡上几个小时。
当其他人去睡觉时，全新的任务在等着我。就在我们的联合观测开始前，英国广播公司（BBC）的网站上突然出现了一篇关于我们的文章，声称天文学家现在正在拍摄第一张黑洞的照片。他们怎么知道的？我们还没有发布新闻稿，因为我们甚至还不知道是否会成功。如果我们看到的只是另一个模糊的圆斑呢？他们是不是把期望值提得太高了？万一我们的测量活动必须持续好几年该怎么办？我并不回避媒体，但现在这条新闻让我心神不宁。
不过，这篇文章已经足以掀起一场名副其实的媒体雪崩，我们随后发出了一份新闻稿。现在我的电话不断响起，因为世界上某个地方的记者想知道我们在西班牙的韦莱塔峰的情况如何了。我正在通过Skype为“天空新闻”（Sky News）和半岛电视台做现场采访，并与荷兰国际广播电台交谈。我们的社交媒体账号也闲不下来，以至于资深的射电天文学家开始在这些频道上抱怨它。我正在努力控制期望值。我说，如果我们看到类似于丑陋花生的东西，我们就会感到满意。
因此，我暂时还没有希望睡个好觉，话也说不清楚了。一些荷兰人在Twitter上抱怨我的语法。只有当他们听到我实际上是德国人时，他们才会感受更亲切一点。对我来说，这几乎是一种赞美。
傍晚时分，下一个天气决定即将来临。每个地方的观测条件都很好。在简短的远程会议之后，第二轮的开始信号如期而至：“VLBI加油”的口号再次响起。近百次扫描已列入日程。协作将面临更加艰苦的转变。我们比前一天晚了两个小时，在半夜开始。几个小时以来，我们每隔几分钟就在3C 273和M87之间来回摆动。幸运的是，天气保持不变。我们在早上七点半准时完成最后一次扫描。在这一点上，我们的M87星系的中心只在地平线以上10度左右。即使是最强的射电源也会落山。
观测过程很有娱乐性。聊天频道高潮迭起——夜越长，胡闹的人就越多。同事们显然心情很好。丹尼尔·米哈利克突然从南极发来一张照片，显示他和他的同事[184]站在南极点望远镜的巨大的反馈舱前，穿着厚厚的夹克，戴着滑雪镜。在他们身后，整个平坦的地貌向地平线敞开：数百千米的冰雪延伸到虚无之中。景观的白色直接与天空的蓝色相融合。这张照片有一种非常特殊的美感，在任何科技博物馆中都应该有一个特殊的位置。现在我对他们在下面工作的难以置信的条件有了一个印象。米哈利克写道，气温是难以想象的零下62摄氏度。
照片很好。能多些就更好了。不多说了，我立刻举办了一个EHT 望远镜照片选美比赛。在一个单独的频道中，我请同事们张贴他们在自己的望远镜那里拍下的照片。这样，我们都能更好地了解彼此的工作场所及同事自身。EHT中的一些人在项目开始前从未见过面。这种轻松的方式使团队的关系更加紧密。
我们不能确定第二天是否还能测量。一些望远镜的天气好坏参半，所以决定暂时推迟。西班牙的操作员们正在变得不安。如果不尽快做出决定，另一个小组将使用该望远镜工作，我们将失去这个夜晚。他们在最后一刻决定开工。我们现在能够连续第三天晚上在所有站点工作，这一方面是非常幸运的，但通宵达旦的轮班对我们的身体状态造成了影响。多尔曼赞赏地写道，他意识到这对整个团队来说是多么大的压力。但是我们应该充分利用我们所拥有的日子。我们可以晚点再睡。
这次我们要到当地时间早上六点左右才开始。银河系中心终于被列入日程。现在我特别紧张，但一切都很顺利。第二天，走运的天气就结束了。在墨西哥，下雨了。在韦莱塔峰上，甚至预测会下雪。而且在亚利桑那州，天气多变，也有强风吹过。对于大型望远镜来说，在这种天气下运行可能有些勉为其难。因此，我们要休息两天。在未来的其他年份，我们可能会继续观测，但现在没有人为此伤心。两队人马已经完全疲惫不堪。
我利用这段时间开发了一个小的计算机程序，我们可以用它来自动准备和启动未来的测量。编程对我来说就像冥想一样，对分散注意力、缓解紧张有极好的效果。
两天后的晚上，又是“VLBI 加油”——关键站点的天气已经平静下来了。在我们的地区，那天晚上的情况非常好。这里的空气不能再干燥了。另一方面，在南极，望远镜发生了故障。同事们不得不跳过一些扫描，但随后系统又开始运行了。再过一个晚上，我们就可以告一段落了。我们的望远镜也照常运行，只有少数故障。早上八点左右，韦莱塔峰的巴勃罗·托尔内报告说：“我们已经完成了。除了错过两次扫描之外，这里的一切都非常顺利。”“已经完成了！”我们的项目经理雷莫·提拉努斯从夏威夷向我们报告，感谢我们所做的工作，并祝愿我们回家的路上平安。“或者在山上滑雪愉快。”他知道望远镜在滑雪场旁。
我们都换了个舒服的坐姿。控制室里有种庄严的气氛。大家都有些睡眠不足，然而这一刻仍然感觉像是胜利时分，至少暂时如此。我们在几个月内不会知道这些数据是否真的有用，但不管怎么说，我们已经做完了自己的工作。
随着最后一个班次的结束，其他望远镜小组的紧张程度也逐渐下降。现在我们庆祝一下，第一声干杯来自南极。在那里，他们准备了一瓶苏格兰威士忌，供测量活动结束后使用。它是如何到达那里的？在墨西哥，LMT的情绪显然也很好。戈帕尔·纳拉亚南（Gopal Narayanan）发帖称，她的最后一次扫描时的背景音乐目前正在设定为皇后乐队的《波西米亚狂想曲》。播放列表中的下一首歌是《最后倒数》（The Final Countdown）。波士顿那边的精神状态也很好，他们正在演奏伊瑟瑞·卡玛卡威乌欧尔（Israel Kamakawiwoʻole）的《彩虹之上》（Somewhere Over the Rainbow）。但我在亚利桑那州的学生是最棒的。萨拉·伊萨恩报道：“我们现在正在听一首‘缪斯’（Muse）的歌。它被称为《超大质量黑洞》。”我看起来有点尴尬：“我知道什么是超大质量黑洞，但请告诉我，‘缪斯’是谁？”
回家的旅程
对于科学家来说，探险是他们职业生涯中最令人兴奋的经历之一。但由于天文学家总归是经常要出差的，每次工作完成后，我都很高兴可以尽快回到我的家人身边。我的妻子总是说她必须先把我禁足。这也是在西班牙的测量之后的情况。通宵达旦的工作让EHT测量小组的每个人都付出了代价。我现在需要睡觉，我相信其他望远镜的同事也有同样的感觉。当一群EHT研究人员从地球的偏远角落回到文明世界时，记录器的硬盘也开始了它们的旅程。其中约有1000块被装在大木箱中由快递员运走。
“现在不能出错，求你了。”我想。VLBI数据已经不是第一次在运输中丢失了。EHT的整个数据宝藏都存储在磁盘上。没有备份——数据量太大，无法备份。我们必须在没有网和双重备份的情况下工作。数据的丢失对我们和我们的项目来说将是一场难以想象的灾难。这场联合观测运动就白费了，谁知道下一次我们什么时候能在各地有这么好的天气。
装有硬盘的箱子一个接一个地到达海斯塔克天文台。一些数据将从那里被送到波恩的马普射电所。我们必须等待来自南极的硬盘，这一批是时间最长的。它们只能在半年后，即南极冬季结束后，通过麦克默多站飞出。南极的观测员也将不得不待那么久，他们的夜晚还远未结束。
在5天的观测中，8个望远镜中的每一个都收集了大约450太字节（TB）的数据。因此，我们必须分析总共约3.5拍字节（PB）——一个PB是一个1后有15个0的数！第一步是将来自不同望远镜的数据做相关处理，即以高精度的机器将同一时刻的数据叠加和组合。马萨诸塞州和波恩的团队各自处理一部分工作，每个团队也将处理另一个团队的部分数据。这两个机构在这方面都有几十年的经验，但不管怎么说安全比遗憾好。
相关处理的目的在于把存储在数据噪声中的目标射电波“捞”出来，并把它们叠加起来。EHT是一个干涉仪，信息总是存在于两台望远镜的波的组合中——在这里单独一个望远镜是没有价值的。你可以这样考虑这种干扰：把两块石头扔进池塘，形成圆形的波浪圈。如果两个波纹圈交叠，它们在某些点上会相互抵消，而在其他点上会相互放大，从而形成一个特征模式。射电天文学家随口将这些放大的图案称为“条纹”（fringe）——“条纹图样”（fringe pattern）的简称。从“条纹”的方向和强度，人们可以非常准确地读出撞击的相对方向和两块石头的大小。然而，射电天文学家并不是在平静的池塘里，而是在暴风雨的海洋中进行测量。他们必须在看到任何东西之前叠加很多很多的波峰和波谷，而要做到这一点，各种波必须精确地同步，否则它们就会发散。
为了实现这一点，射电波被相互移位，以便它们以相同的节拍振荡，可以说是如此。因此，数据相关中心的专家有点像DJ，他们通过调整两个唱片机的速度，将不同歌曲的节拍融合在一起。然后，它以完美的同步方式一起播放，因此，歌曲听起来就像一个单一的轨道。然而，射电天文学家面对的不是两个碟片，而是许多个望远镜的马克六号记录下的射电数据。只有当它们完全同步时，这些射电望远镜才会在VLBI模式下运作。
对我们来说，这意味着等待，而DJ则立即知道他的两个转盘是否在同步工作。如果他犯了一个错误，两段音乐中的一段节奏稍稍落后，他迟早会注意到这一点：舞者们会捂住耳朵，因为颠簸的节拍而匆匆离开舞池。但在我们的测量过程中，我们几乎无法检查一切是否同步。观测中的我们就像早期在公海上的探险家一样：在没有GPS和地标的情况下，他们在一望无际的大洋上掌舵，希望能到达他们伟大的目的地。我们所有的努力是否得到了回报，我们是否会安全抵达，我们只有在最后才能知道。条纹，即良好的叠加模式，并不总能被发现。在那之前，我们只能紧张地咬着手指甲等待着。
为了找到望远镜的共同步调，我们需要准确知道它们相对于天空的位置，以及来自太空的射电波的相对到达时间。为了估计这一点，VLBI专家使用了一个地球运动的模型，该模型考虑到了地球的旋转、不平衡、海洋和大气层运动导致的地轴摆动。然后，在两台望远镜各自发出的射电波的噪声中，一台将数千个计算单元联网的超级计算机通过将电波相互移动并找到最佳的相关性来搜索共同的振荡。
寻找正确的数值是很辛苦的，而且出错的可能性很大。如果你只是偏离了一毫秒，你仍然必须在数百万个备选方案中进行筛选，而进行完整的数据相关工作往往比观测本身花费的时间更长。这就是为什么，作为一个测试，首先从两个望远镜观测一个非常明亮的类星体的简短数据集开始。
2017年4月26日，第一条来自相关性海洋之岸的信息来了。麻省理工学院的数据相关专家迈克·泰特斯（Mike Titus）自豪地报告说，夏威夷的JCMT和墨西哥的LMT之间首次出现了类星体OJ 287的条纹。这让我们感到很轻松。这就像陆地在望的呼声，喜讯不断传来。第二天，泰特斯报告了JCMT、LMT和SMA之间在射电源3C 279处更强的干扰模式。几乎每天都有另一个成功报告，它们逐渐覆盖了整个网络。5月5日，我通知IRAM所长[185]，EHT现在几乎在所有望远镜之间发现了条纹。这是令人难以置信的——真的一切都成功了！尽管我们不知道这些数据将向我们展示什么——但这是迄今为止此类实验中收集到的最好的数据。我们正在进入太空中的未知领域。
但是需要四分之三年的时间来做所有数据的相关处理——包括来自南极的数据。在我们还没有弄清楚数据会告诉我们什么之前，我们已经开始了第二次观测活动。
在2018年4月，运气不在我们这边。我们错过了前三天，因为一台望远镜的新接收机没有及时准备好，然后天气也不配合。在韦莱塔峰，我不再能看到望远镜的顶部——它消失在雾中。智利ALMA望远镜的天线突然结冰，而且在亚利桑那州和夏威夷，天气也相当平庸。但至少，中国台北的新格陵兰望远镜（GLT）第一次加入了团队。
然后是一个令人震惊的消息。据说在墨西哥的团队遭到了一个武装团伙的袭击。据说我的博士生米夏埃尔·扬森也受到了影响。我拼命地尝试与他联系，责备自己。我们让我们的年轻员工经历了什么？到目前为止，那里没有发生过任何事件，但我要对项目和我的员工负责。最后，我接通了米夏埃尔的电话。“当我们开车去望远镜台站时，一辆深色的皮卡车挡住了我们的去路，”他兴奋地告诉我，“六个带着重型武器的蒙面人包围了我们。我们举起了我们的手臂。一个人说了一些英语。当我意识到他很紧张时，我就更紧张了。”令人惊讶的是，米夏埃尔沉着冷静地讲述了他的冒险经历，但我可以看出他有多激动。“我试图解释，我们是天文学家。然后出现了巨大的兴奋。他们说他们会保护我们，然后离开了。凯蒂·布曼和林迪·布莱克本（Lindy Blackburn）已经在上面了，幸运的是他们没有出事，我现在很安全。”他总结道。“你回来吧，”我说，“一旦安全了就回来。”谢普·多尔曼和我心急如焚地通话，之后我与那边望远镜的台长也聊了[186]。我们决定撤出我们的团队，在没有这个重要观测站的情况下结束活动。
没有人知道这是否是一次失败的绑架企图，或者秘密警察是否在背后支持。我们也不是很想知道，因为在这段时间里，普埃布拉州的犯罪团伙与墨西哥中央政府之间关系紧张。在通往死火山内格拉山（Sierra Negra）的弯曲而糟糕的道路上，后来又发生了一次又一次的抢劫事件。因此，墨西哥国家天体物理学、光学和电子学研究所在2019年2月承担了后果，并在一段时间内关闭了LMT和邻近的高海拔水体切伦科夫天文台（HAWC）[187]。
由于这个原因和其他望远镜的技术困难，我们在2019年的下一次测量也无法进行。我们打算在2020年4月再次尝试，计划去IRAM在法国阿尔卑斯山布尔高原上的新望远镜NOEMA。然后，新型冠状病毒阻止了我们的测量活动。大选前两周，封锁来了——同样没有测量。2017年可能是我们的奇迹年。2017年的数据必须向我们表明我们是否利用好了这个独特的机会。
[176]关于参与EHT实验的望远镜，可参见本书插图和词汇表。这些望远镜包括：智利阿塔卡马沙漠的ALMA和APEX、亚利桑那州格雷厄姆山上的SMT、夏威夷莫纳克亚山上的麦克斯韦望远镜和亚毫米波阵（SMA）、IRAM的韦莱塔峰30米望远镜、墨西哥的休眠火山内格拉上的大型毫米波望远镜（LMT），以及南极洲阿蒙森-斯科特站附近的南极点望远镜（SPT）。SPT无法观测M87，因为M87位于北天球。
[177]平克·弗洛伊德的这首歌曲参见：Pink Floyd, “Comfortably Numb,” track 6 on The Wall, Harvest Records, 1979。歌词可参见：https://de.wikipedia.org/wiki/Roger_Waters。
[178]这次，米夏埃尔·扬森和麻省理工学院的计算机科学家凯蒂·布曼（Katie Bouman）去了墨西哥。我的意大利同事奇里亚科·戈迪与海斯塔克天文台的杰夫·克鲁（Geoff Crew）一起去了智利的ALMA。雷莫·提拉努斯飞往夏威夷，与本间希树（Mareki Honma）和其他来自亚洲的同事一起在JCMT工作。弗里克·鲁洛夫斯和金俊瀚（Junhan Kim）在圣诞节期间做了南极点望远镜的准备工作。这一回，再次负责亚利桑那州的望远镜的萨拉·伊萨恩也与他们同行。
[179]彼得·梅茨格尔是马普射电天文研究所亚毫米波小组的主任。他的《寒冷宇宙》（Blick in das kalte Weltall）一书出版于1992年，其中写了一些望远镜的故事，并着重介绍了SMT/HHT。
[180]来自波恩的托马斯·克里希鲍姆和在马普所工作的年轻西班牙博士后蕾韦卡·阿苏莱（Rebecca Azulay），以及来自IRAM的两位西班牙人巴勃罗·托尔内（Pablo Torne）和萨尔瓦多·桑切斯（Salvador Sánchez）。托尔内擅长天文观测，桑切斯专攻技术设备。站长Carsten Kramer在开始时也和我们一起工作。
[181]荷兰没有山。——译者注
[182]实际上最终摄制了两部纪录片：哈佛大学的彼得·加利森（Peter Galison）拍摄的《我们所知的边缘》（The Edge of All We Know），www.blackholefilm.com，以及亨利·弗雷泽（Henry Fraser）的《黑洞：宇宙最伟大的奥秘》（How to See a Black Hole: The Universe’s Greatest Mystery by Henry Fraser，Windfall Films）。两部都是由哈佛团队发起的。
[183]参见论文：M. J. Valtonen, et al., “A Massive Binary Black-Hole System in OJ 287 and a Test of General Relativity,” Nature 452 (2008): 851–53, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2008Natur..452.851V。
[184]安德鲁·纳多尔斯基（Andrew Nadolski）是史上第二个踏上南极点的人。
[185]IRAM当时的所长是卡尔·舒斯特（Karl Schuster）。
[186]即LMT当时的台长大卫·休斯（David Hughes）。
[187]参见文章：Lizzie Wade, “Violence and Insecurity Threaten Mexican Telescopes,” Science, February 6, 2019, https://www.sciencemag.org/news/2019/02/violence-and-insecurity-threaten-mexican-telescopes#。
