重磅！沖洗耗時五年，科學家首次公布黑洞“全景”照片

每經編輯 杜宇

M87黑洞長什么樣？從人們印象中的“紅色加熱器”，到如今有了更多的細節。

據央視新聞4月27日消息，2019年4月，“事件視界望遠鏡”合作組織EHT發布了人類歷史上第一張黑洞照片，引發了全球高度關注，該黑洞被稱為M87，其酷似甜甜圈的形象給人們留下了十分深刻的印象。

近日，中國科學院上海天文臺路如森研究員領導的國際科研團隊在M87黑洞的成像研究方面取得最新進展，成功實現了對M87黑洞及其周圍吸積流和噴流的共同成像探測。這一成果北京時間4月26日晚在國際學術期刊《自然》在線發表。

在這次對黑洞的研究中，中科院上海天文臺領導的國際科研團隊利用全球各地的總共16個觀測臺站，在不同于此前事件視界望遠鏡的觀測頻段，完成了成像與科學分析，實現了對M87黑洞及其周圍吸積流和噴流的共同成像探測，給該黑洞及其周圍的“環境”拍攝了“全景照”，并首次顯示出了中央超大質量黑洞附近的吸積流與噴流起源之間的聯系。

16個參與觀測的臺站。MPIfR/Helge Rottmann 圖 

中國科學院上海天文臺路如森研究員介紹，與之前的事件視界望遠鏡拍攝的M87黑洞的首張照片相比，我們可以看到這張新照片上這個所謂的“甜甜圈”，它是比之前的結果大了50%，這是一個主要的結果。并且不單是看到了這個“甜甜圈”，在這里我們還可以看到，此時這個黑洞不再孤單，我們還看到了黑洞噴發的噴流。

據了解，與此前“事件視界望遠鏡”合作組織拍攝的照片不同的是，之前的是黑洞的“特寫”，人們能夠看到的是亮環圍繞著中間的黑洞陰影。而這次拍攝到的則是“全景”，在這張照片中有黑洞、黑洞周圍的吸積流以及從吸積盤附近延伸向遠處的噴流。作為事件視界望遠鏡黑洞照片的拓展，充分展現了黑洞和它周圍環境的關系。

據澎湃新聞，上海天文臺的天文學家、中德馬普伙伴小組組長、論文的第一作者路如森表示，黑洞周圍的物質被認為是在一個被稱為吸積的過程中落入黑洞的，但是從來沒有人直接對它進行過成像。“我們之前看到的環狀結構在3.5毫米波長變得更大、更厚。這表明在新的圖像中可以看到落入黑洞的物質產生了額外的輻射。這使得我們能夠更全面地了解黑洞周圍的物理過程。”

此次的觀測結果由全球毫米波甚長基線干涉測量陣列（GMVA）聯合阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）和格陵蘭望遠鏡（GLT）獲得。

ALMA和GLT的參與提高了這個洲際望遠鏡陣列的分辨率和靈敏度。

來自M87的射電輻射是由高能電子和磁場的相互作用產生的，這種現象被稱為同步輻射。在3.5毫米波長，新的觀測結果揭示了有關這些電子的位置和能量的更多細節。它們還揭示了一些關于黑洞本身的性質：它不是“很餓”。它消耗物質的速度很低，只將其中一小部分轉化為輻射。

M87黑洞陰影和強大噴流一起成像。上海市天文臺 供圖

北京大學科維理天文與天體物理研究所所長何子山教授介紹，這次是在2019年人類首張黑洞照片的基礎上，進一步驗證了大質量黑洞的存在。并通過完整的成像，使人們進一步了解了中央超大質量黑洞附近的吸積流與噴流之間的聯系。

圖片來源：央視新聞

值得注意的是，實際上，這張特殊的黑洞新照片是在2018年4月14日至15日拍攝的。一張照片的沖洗耗時五年，克服了許多難題。

△最新拍攝的M87黑洞及噴流照片

M87是目前宇宙中所知質量最大的黑洞之一，其質量是太陽質量的65億倍。它位于梅西耶87星系——即室女座星系團中央巨橢圓星系的中心，距離地球約5500萬光年。M87星系的中心黑洞能驅動能量巨大的噴流，速度接近光速，可以延展至星系以外很遠處。

M87黑洞全景藝術想象圖。上海天文臺 供圖

根據M87黑洞的質量，科學家可以估算出它的黑洞事件視界直徑約為400億公里，而冥王星到太陽的距離也僅為58億公里。

關于黑洞的形成，科學界目前認為恒星質量級的黑洞是由大質量恒星演化晚期坍縮形成，但星系中央的超大質量黑洞是如何形成的，仍是未解之謎。目前M87黑洞已演化到了穩定階段，科學家們利用事件視界望遠鏡及其它的多波段觀測數據得到的諸多限制來研究黑洞及其周圍環境的現狀，但仍無法回答黑洞形成階段的問題。

每日經濟新聞綜合央視新聞、澎湃新聞、上海天文臺

封面圖片來源：上海天文臺