近日，以觀測星系中心超大質(zhì)量黑洞為主要目標(biāo)的事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）合作組公布了對(duì)M87星系中心超大質(zhì)量黑洞的最新觀測結(jié)果。

▲M87黑洞最新“身份照”圖據(jù)新華社

科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)黑洞周圍磁場方向發(fā)生徹底翻轉(zhuǎn)，同時(shí)確認(rèn)黑洞本身保持穩(wěn)定。這一發(fā)現(xiàn)有助于深入理解黑洞如何吸收物質(zhì)以及形成高速噴流。

M87星系是一個(gè)距離地球5500萬光年的近鄰星系，其中心有一個(gè)質(zhì)量比太陽大65億倍的黑洞。作為事件視界望遠(yuǎn)鏡合作計(jì)劃首個(gè)成像的超大質(zhì)量黑洞，它已成為目前全宇宙研究最深入的黑洞之一。

所謂黑洞，是愛因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言存在的一種天體。按照中科院上海天文臺(tái)研究員路如森的說法，黑洞具有超強(qiáng)引力，即便是光，也無法逃脫它的勢力范圍。該勢力范圍被稱作黑洞的半徑或被稱作“事件視界”。

事件視界望遠(yuǎn)鏡合作組由全球射電望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合組網(wǎng)，形成一個(gè)“地球般大小的望遠(yuǎn)鏡”。

M87星系中心超大質(zhì)量黑洞的首張照片拍攝于2017年，并于2019年發(fā)布。研究人員通過對(duì)2017年、2018年和2021年的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，繪制出M87黑洞磁場偏振變化圖，從而揭示了其視界之外環(huán)境的活躍程度和磁場隨時(shí)間的劇烈變化。

觀測結(jié)果顯示，黑洞周圍環(huán)境動(dòng)態(tài)、湍流且不斷變化。觀測表明，磁場對(duì)物質(zhì)流動(dòng)起著重要引導(dǎo)作用——有的物質(zhì)最終穿過視界消失，有的則被拋射到太空中形成高速噴流，為揭示黑洞噴流形成機(jī)制提供了新線索。

▲不同時(shí)期觀察到的M87星系中心超大質(zhì)量黑洞，磁場發(fā)生明顯旋轉(zhuǎn)變化

此次研究發(fā)現(xiàn)，黑洞周圍的磁場在2017年呈順時(shí)針螺旋狀；到2018年，磁場方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)，呈逆時(shí)針排列，并趨于穩(wěn)定；到2021年，磁場再次以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。黑洞周圍磁場在短短幾年內(nèi)發(fā)生顯著變化，而黑洞本身仍保持穩(wěn)定。

亞利桑那大學(xué)斯圖爾德天文臺(tái)的天文學(xué)家雷莫·蒂拉努斯表示：“事件視界望遠(yuǎn)鏡正在開辟黑洞時(shí)間域天體物理學(xué)的新前沿。計(jì)劃在2026年3至4月進(jìn)行一系列密集觀測，我們非常期待捕捉到M87的首部‘電影影像’，這是自首張黑洞照片以來一直在愿望清單上的目標(biāo)?！?/p>

據(jù)了解，當(dāng)物質(zhì)靠近黑洞時(shí)，它們不會(huì)立刻被吞噬，而是被吸引到吸積盤中，在黑洞引力作用下不斷旋轉(zhuǎn)和摩擦。內(nèi)層氣體和塵埃被擠壓升溫，發(fā)射電磁輻射，形成黑洞周身光環(huán)。然而，并非所有物質(zhì)最終掉入黑洞，其中一部分沿磁力線偏轉(zhuǎn)，向兩極加速，高速噴射到太空中，速度接近光速，形成可穿越數(shù)百萬光年的噴流?？茖W(xué)家認(rèn)為，黑洞磁場在這些噴流的形成過程中起關(guān)鍵作用。

對(duì)此，德國馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的天文學(xué)家愛德華多·羅斯表示：“像M87這樣的噴流在塑造宿主星系演化過程中起著關(guān)鍵作用。它們通過調(diào)節(jié)恒星形成并將能量輸送到廣闊空間，從而影響宇宙范圍內(nèi)的物質(zhì)生命周期。”

哈佛-史密松森天體物理中心天文學(xué)家保羅·蒂德稱：“令人驚嘆的是，黑洞周圍的光環(huán)在過去四年間大小保持一致，這印證了廣義相對(duì)論對(duì)黑洞陰影的預(yù)言。環(huán)繞視界旋轉(zhuǎn)的帶電等離子體充滿動(dòng)態(tài)和復(fù)雜性，推動(dòng)理論模型不斷向極限挑戰(zhàn)，偏振模式也因此發(fā)生顯著變化?！?/p>

紅星新聞?dòng)浾?范旭 實(shí)習(xí)記者 楊詩柔

編輯郭宇

審核 馮玲玲