事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）合作組發(fā)布了銀河系M87中心超大質(zhì)量黑洞（M87*）的全新詳細(xì)圖像，揭示了黑洞附近極具動(dòng)態(tài)性的極化變化環(huán)境?？茖W(xué)家還首次在EHT觀測(cè)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了黑洞噴流基部附近的擴(kuò)展噴流輻射信號(hào)，這一發(fā)現(xiàn)為理解黑洞周圍極端環(huán)境下物質(zhì)與能量的表現(xiàn)提供了新視角。相關(guān)成果已于今日發(fā)表在《Astronomy & Astrophysics》雜志上。

根據(jù)EHT合作組最新公開(kāi)的圖像，M87黑洞磁場(chǎng)的極化模式展現(xiàn)出復(fù)雜的演化：2017年觀測(cè)時(shí)磁場(chǎng)呈螺旋狀指向一個(gè)方向，2018年變得穩(wěn)定，2021年則完全反向。這一極化的系統(tǒng)性轉(zhuǎn)變，顯示M87及其周邊環(huán)境并非靜止，而是在不斷演化之中。圖像還進(jìn)一步證實(shí)了愛(ài)因斯坦理論預(yù)測(cè)的黑洞陰影尺寸在多年來(lái)保持一致，但極化模式則顯著變化。

M87位于距離地球約5500萬(wàn)光年處，其中心黑洞質(zhì)量超過(guò)太陽(yáng)的60億倍。EHT是一套全球分布的射電望遠(yuǎn)鏡陣列，通過(guò)協(xié)同工作相當(dāng)于地球大小的望遠(yuǎn)鏡。2019年，EHT首次拍攝到了M87*黑洞的“陰影”照片。如今，通過(guò)對(duì)比2017、2018與2021年觀測(cè)數(shù)據(jù)，科學(xué)家進(jìn)一步揭示了黑洞磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化。

論文共同負(fù)責(zé)人、哈佛-史密松天體物理中心的Paul Tiede表示：“環(huán)狀結(jié)構(gòu)的大小多年保持不變，但極化圖案卻大幅變化，這說(shuō)明事件視界附近的磁化等離子體高度動(dòng)態(tài)且極其復(fù)雜。”合作者、拉德堡德大學(xué)Michael Janssen助理教授補(bǔ)充：“每年EHT都在進(jìn)步——包括新望遠(yuǎn)鏡、儀器升級(jí)、科學(xué)創(chuàng)新和算法優(yōu)化。這些共同促成了新成果，也帶來(lái)了全新科學(xué)問(wèn)題，未來(lái)我們需要持續(xù)深究?！?/p>

觀測(cè)顯示，2017—2021年間極化模式方向發(fā)生了整體翻轉(zhuǎn)。這些看似變化的旋轉(zhuǎn)極化，受到內(nèi)部磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)和外部法拉第屏等多因素共同影響。整體而言，極化變化提示黑洞周邊環(huán)境極為湍動(dòng)，磁場(chǎng)對(duì)物質(zhì)落入黑洞與能量向外噴射起著關(guān)鍵作用。合作者樸鐘浩（Jongho Park）指出：“極化從2017到2021年完全翻轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象完全出乎預(yù)期，為理論模型帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，也說(shuō)明我們對(duì)事件視界附近的理解仍不充分?！?/p>

2021年的新觀測(cè)加入了亞利桑那州Kitt Peak與法國(guó)NOEMA兩座新望遠(yuǎn)鏡，極大提升了陣列靈敏度與圖像清晰度。這使得科學(xué)家首次在EHT數(shù)據(jù)中限制住了M87 relativistic jet噴流基部的輻射方向，為解析噴流的形成與發(fā)射機(jī)制邁出了重要一步。此外，格陵蘭望遠(yuǎn)鏡與詹姆斯·克拉克·麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡的升級(jí)進(jìn)一步提升了數(shù)據(jù)質(zhì)量。根據(jù)團(tuán)隊(duì)成員Sebastiano von Fellenberg介紹，新校準(zhǔn)大幅提升了數(shù)據(jù)質(zhì)量，也增強(qiáng)了對(duì)極化微弱信號(hào)的探測(cè)能力。

像M87這樣的噴流在星系演化中扮演重要角色，涉及恒星形成與能量分布等宏觀過(guò)程。M87噴流跨越整個(gè)電磁波譜（包括伽瑪射線和中微子），為宇宙現(xiàn)象研究提供了獨(dú)特實(shí)驗(yàn)室。

項(xiàng)目科學(xué)家、那不勒斯大學(xué)的Mariafelicia De Laurentis總結(jié)稱：“這些成果展示了EHT正逐步成為可全方位開(kāi)展科學(xué)探索的天文臺(tái)，不僅帶來(lái)前所未有的影像，更幫我們系統(tǒng)理解黑洞物理。每一次觀測(cè)都在拓展我們的宇宙認(rèn)知，從等離子體和磁場(chǎng)動(dòng)力學(xué)到黑洞對(duì)宇宙演化的作用，都有新的啟示?！?/p>

隨著EHT合作組不斷擴(kuò)展觀測(cè)能力，這些最新成果揭示了M87*周邊豐富而動(dòng)態(tài)的物理過(guò)程，推進(jìn)了科學(xué)家對(duì)于黑洞物理的理解。