发现黑洞旋转的第一个直接证据，并再次证实了爱因斯坦的相对论

黑洞是一种极端的天体，它的质量非常大，以至于它的引力可以吸引周围的物质，并且使得光也无法逃逸。除了电荷之外，黑洞有两个基本的参数，一个是质量，另一个是自转。

喷流是一种高速的等离子体流，它从黑洞附近向外喷射，形成一对对称的束流。喷流是由黑洞周围的物质形成的旋转盘（称为吸积盘）提供能量和物质的。吸积盘可以通过磁场或者其他机制将部分物质加速到接近光速，并沿着黑洞自转轴方向喷出。喷流可以延伸到数千光年远的距离，并且在无线电波段发出强烈的辐射。

M87星系是一个距离我们约5500万光年的巨型椭圆星系，它位于处女座星系团中心。M87星系中心有一个非常大的黑洞，其质量约为65亿倍太阳质量。这个黑洞也有一个非常明显的喷流，它在1918年就被观测到了。M87星系因此成为了研究黑洞和喷流物理的理想对象。

一个由45个机构组成的国际合作团队利用了超长基线干涉仪（VLBI）技术对M87星系进行了长达23年的观测。VLBI技术可以将地球上不同地点的射电望远镜联合起来，形成一个相当于地球大小的虚拟望远镜，从而获得非常高的分辨率。这个团队分析了从2000年到2022年期间获得的170幅高分辨率射电图像，发现了M87喷流基部（即靠近黑洞处）方向变化的周期性规律。

他们发现，M87喷流基部在天空上摆动起伏，其振幅约为10度，其周期约为11年。这种现象被称为喷流进动，它意味着喷流不是固定不变的，而是随着时间而改变方向。那么，什么原因导致了M87喷流进动呢？

这个团队提出了一个合理的解释，即M87黑洞是一个自转的黑洞，而且其自转轴和吸积盘的旋转轴不一致。这样，黑洞的自转会对吸积盘产生一个拖拽效应（称为Lense-Thirring效应），使得吸积盘和喷流随着黑洞自转而进动。这种进动的周期和幅度取决于黑洞的自转速度和倾角，以及吸积盘的厚度和粘滞性。这个团队用一个数学模型来拟合观测数据，得到了M87黑洞自转速度约为0.5倍光速，倾角约为20度，以及吸积盘厚度约为0.1倍半径的估计值。

这个结果非常有意义，因为它为我们提供了M87黑洞自转存在的证据。黑洞自转是一个非常难以观测的参数，因为它对黑洞影像的影响很小。通过观测喷流进动，我们可以间接地探测到黑洞自转，并且了解它对喷流动力学的作用。这也说明了黑洞和喷流之间有着紧密的联系，它们不是独立的系统，而是相互影响和调节的。

这个发现也给我们提出了一些新的问题。例如，M87黑洞自转轴和吸积盘旋转轴之间的夹角是如何形成的？它是由于星系合并或者其他过程造成的？它会随着时间而变化吗？M87喷流进动是否会影响其周围环境，例如星系团中心的热气体？其他更远的活动星系核是否也有类似的喷流进动现象？如果有，我们能否用同样的方法来探测它们的黑洞自转呢？

这些问题需要我们继续观测和研究M87星系和其他类似对象来回答。幸运的是，我们有越来越先进的射电望远镜和技术来帮助我们。例如，事件视界望远镜可以提供更高分辨率和更多波段的观测数据。通过对比不同波段和不同时间的数据，我们可以更好地理解M87喷流基部的结构和演化。另外，下一代射电望远镜可以提供更高灵敏度和更多样本的观测数据。通过对比不同类型和不同距离的活动星系核，我们可以更好地理解喷流物理和多样性。