·事件視界望遠(yuǎn)鏡持續(xù)提升其觀測(cè)能力，多年觀測(cè)捕捉到超大質(zhì)量黑洞周圍不斷演變的偏振模式，并在其噴流底部探測(cè)到230 GHz輻射，新研究成果揭示了M87*黑洞周圍的動(dòng)態(tài)環(huán)境并深化了科學(xué)家對(duì)黑洞物理性質(zhì)的認(rèn)知。

事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）合作組發(fā)布M87星系中心超大質(zhì)量黑洞的新圖像，揭示黑洞附近偏振輻射隨時(shí)間的演化。科學(xué)家還首次在EHT數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了連接黑洞環(huán)狀結(jié)構(gòu)與噴流底部的延伸輻射的跡象。最新研究成果為人們理解黑洞周圍極端環(huán)境下的物理過程提供新視角，相關(guān)成果9月16日正式發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》（Astronomy & Astrophysics）上。

M87星系距地球約5500萬光年，其中心黑洞質(zhì)量是太陽的60億倍以上。EHT是由全球射電望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合組網(wǎng)的“地球般大小的望遠(yuǎn)鏡”，2019年發(fā)布的首張黑洞照片拍攝于2017年，其偏振結(jié)果于2021年公布。如今，通過對(duì)比分別拍攝于2017年、2018年和2021年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，科學(xué)家在揭示黑洞磁場(chǎng)時(shí)變方面取得了新進(jìn)展。

事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）合作組發(fā)布的最新圖像揭示了超大質(zhì)量黑洞M87*周圍一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)境，表現(xiàn)出不斷變化的磁場(chǎng)偏振模式。如圖所示，白色的線顯示的是觀測(cè)到電磁波的電場(chǎng)矢量方向，與該局部區(qū)域的磁場(chǎng)方向垂直。由圖可以看出M87*附近磁場(chǎng)分布在2017年由里向外呈逆時(shí)針方向（左），2018年與2017年基本一致（中），而2021年磁場(chǎng)分布則反轉(zhuǎn)成順時(shí)針方向（右）。

研究發(fā)現(xiàn)，2017年至2021年間，偏振方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)：M87*附近磁場(chǎng)分布在2017年由里向外呈逆時(shí)針方向，2018年與2017年基本一致，而2021年磁場(chǎng)分布則反轉(zhuǎn)成順時(shí)針方向。這種磁場(chǎng)方向隨時(shí)間變化的累積效應(yīng)表明M87*及其周邊環(huán)境處于持續(xù)演化狀態(tài)。

研究人員認(rèn)為，這種偏振旋轉(zhuǎn)方向的明顯變化可能源于內(nèi)部磁結(jié)構(gòu)與外部效應(yīng)（如法拉第屏）的共同作用。偏振的演化反映出黑洞周圍湍動(dòng)不止的環(huán)境，而其中磁場(chǎng)在物質(zhì)如何落入黑洞以及如何向外釋放能量方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

“令人驚嘆的是，環(huán)大小在4年內(nèi)保持一致，證實(shí)了愛因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言的黑洞陰影，但其偏振模式卻發(fā)生了顯著變化?！惫?史密森尼天體物理中心天文學(xué)家、本研究共同負(fù)責(zé)人Paul Tiede表示，“這表明事件視界附近磁化等離子體遠(yuǎn)非靜止不變的，而是時(shí)刻變化且極其復(fù)雜的，正在逼近我們現(xiàn)有理論模型的極限。”

“偏振方向在2017年到2021年的4年間發(fā)生翻轉(zhuǎn)是完全出乎意料的。”慶熙大學(xué)天文學(xué)家、該項(xiàng)目合作者Jongho Park解釋，這既挑戰(zhàn)了現(xiàn)有模型，也說明在事件視界附近還有許多人類尚未理解的事。

類似M87這樣的蘊(yùn)含超大能量的噴流，通過調(diào)節(jié)恒星形成和大尺度上的能量分配，在星系演化中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這種強(qiáng)大的噴流能產(chǎn)生包括伽馬射線和中微子在內(nèi)的全電磁波輻射，為研究宇宙極端現(xiàn)象的形成機(jī)制提供了一個(gè)獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)室。此次最新發(fā)現(xiàn)為破解該謎題提供了至關(guān)重要的一塊拼圖。

值得注意的是，2021年的觀測(cè)新增了兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡，即美國亞利桑那基特峰望遠(yuǎn)鏡（Kitt Peak）和法國NOEMA陣列，這顯著提升了EHT的靈敏度和成像清晰度，使得科學(xué)家首次成功通過EHT約束M87以接近光速遠(yuǎn)離黑洞的相對(duì)論噴流底部的輻射方向。此外，格陵蘭望遠(yuǎn)鏡（Greenland Telescope）和詹姆斯·克拉克·麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡（James Clerk Maxwell Telescope，JCMT）的性能升級(jí)也進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。

“年復(fù)一年，我們通過新增望遠(yuǎn)鏡、改進(jìn)儀器性能以及開發(fā)新算法等不斷擴(kuò)展和升級(jí)EHT?！焙献髫?fù)責(zé)人之一、EHT科學(xué)委員會(huì)成員、荷蘭奈梅亨拉德堡德大學(xué)助理教授Michael Janssen補(bǔ)充道，“此項(xiàng)成果正是這些多方面升級(jí)共同作用產(chǎn)生的科學(xué)突破。由此激發(fā)的新的科學(xué)問題，無疑將引領(lǐng)我們今后多年的探索方向?！?nbsp;

上海天文臺(tái)研究員沈志強(qiáng)表示，“我們也一直在多方面參與技術(shù)革新，例如目前前沿的多頻同時(shí)接收、原始數(shù)據(jù)的相關(guān)處理、頻率相位傳遞校準(zhǔn)和成圖技術(shù)等，以及推進(jìn)相關(guān)科學(xué)突破?！?/p>