带来首张黑洞图像的合作项目发布其巨大喷流的最新照片

美国 - 艾赫巴里通讯社

带来首张黑洞图像的合作项目发布其巨大喷流的最新照片

2019年，国际事件视界望远镜（EHT）合作项目取得了里程碑式的成就：首次直接拍摄到黑洞的照片，震惊了全世界。此次观测的目标是位于梅西耶87（M87）星系中心、距离地球约5500万光年的超大质量黑洞（SMBH）。这个被正式命名为M87*的天体，不仅因其巨大的质量和强大的引力而闻名，还因其两极喷射出的、以接近光速传播的强大带电粒子流而著称。这些被称为“相对论性喷流”的现象，是由黑洞巨大的引力及其快速旋转驱动的。

天文学家们采用了名为甚长基线干涉测量（VLBI）的先进技术，该技术同步全球各地多个射电望远镜的信号，以模拟一个单一的、地球大小的仪器，从而能够精确地确定这个引力巨兽的大小和质量。M87*的直径估计惊人地达到了25,000天文单位（相当于3.7万亿公里或2.3万亿英里），其质量更是太阳质量的65亿倍以上。尽管取得了这些令人难以置信的成就，一个持久的谜团仍然存在：这个从黑洞附近喷射出的巨大喷流究竟起源于何处？

如今，通过利用EHT在2021年针对该喷流进行的观测数据，一个国际研究团队揭示了关于其起源的令人信服的新线索。这项开创性的研究由马克斯·普朗克射电天文学研究所（MPIfR）的研究员Saurabh、美国国家射电天文台（NRAO）的Hendrik Müller以及前MPIfR成员、现任加拿大理论天体物理研究所（CITA）研究员的Sebastiano von Fellenberg领衔。他们还得到了EHT合作项目的广泛支持，该项目是一个由全球60个科学机构的300名成员组成的全球网络。他们的研究详情已发表在享有盛誉的《天文学与天体物理学》杂志上。

EHT合作项目发布的最新图像揭示了一个动态的环境，其特点是偏振模式不断变化，为我们深入了解喷流的结构和行为提供了新的视角。M87*两极发出的显著喷流，延伸距离长达惊人的3000光年，并且在整个电磁波谱中都可以被观测到。EHT能够分辨出黑洞附近精细结构的能力，归功于其对不同尺度辐射的敏感性。这些尺度由EHT网络中参与观测台站之间的距离——即“基线”——决定。数千公里长的基线能够分辨出最小、最内部的结构，而几百公里的短基线则提供了对喷流更长延伸部分的观测视图。

通过利用这些极端之间的中等基线，研究团队得以建立了围绕黑洞旋转的物质与其喷射出的强大喷流之间的关键联系。Saurabh在EHT的新闻稿中表示：“这项研究代表了将关于喷流发射的理论想法与直接观测联系起来的早期一步。”“确定喷流的可能起源及其如何与黑洞阴影相连，为解开谜团增添了关键一环，并指明了更好理解中心引擎运作方式的方向。”

通过仔细比较不同空间尺度上的射电强度测量结果，研究人员发现，2019年首次成像的围绕黑洞的热气体明亮环并非探测到的射电辐射的唯一来源。他们的分析显示，一部分“缺失”的辐射是由中等基线观测到的贡献所解释的。虽然2017年和2018年的早期观测缺乏探测喷流基部所需的中等基线，但最近的数据提供了必要的空间分辨率。结合复杂的模型计算，Saurabh及其同事们证明，一个额外的致密辐射区域可以合理地解释这些先前未被解释的辐射。

该团队确定，这个新识别出的区域距离M87*约0.09光年，并且似乎正好与相对论性喷流的基部重合。Hendrik Müller评论了这一发现的重要性：“多年来，我们一直通过全球VLBI实验以不断提高的分辨率观测M87喷流的内部部分，并最终在2019年成功分辨出了黑洞阴影。令人惊叹的是，我们正逐步朝着结合这些跨越多个频率的突破性观测，并完成喷流发射区域图像的努力迈进。”

为了进一步精确确定喷流的大小、形状和整体结构，EHT还需要进行更多的观测。这些未来的研究不仅能让天文学家绘制出这些复杂结构的地图，还能以更高的清晰度对其进行成像。这项工作为直接探测超大质量黑洞的环境，并严格检验宇宙中最极端条件下物理定律的运作方式，提供了巨大的潜力。Sebastiano von Fellenberg补充道：“目前正在MPIfR的支持下进行关联和校准的新观测数据，很快将包括墨西哥的大毫米望远镜。这将使我们能够更清晰地看到喷流发射区域。”

EHT合作项目的最新突破，通过提供对驱动宇宙中最具能量现象的强大引擎的空前一瞥，拓展了我们对宇宙的认知边界。它凸显了国际科学合作和先进观测技术在揭示宇宙最深层奥秘方面的力量。

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