视界望远镜在银心黑洞周围发现一个高度组织化的神秘磁场

事件视界望远镜提供的最新偏振光图证明银心黑洞周边存在超强磁场，或许还有一条看不见的喷流。

“事件视界望远镜”合作组织公布的首张银河系中心黑洞偏振光图。图中曲线标出的是偏振方向，与环黑洞阴影的磁场有关。EHT Collaboration

银河系中心超大质量黑洞“人马座A*（Sgr A*）”一直以来都是天文学家关注的焦点。最近，拍摄首张黑洞照片的“事件视界望远镜（EHT）”合作组织再次获得重大突破，通过偏振光观测展现了“人马座A*”旁的超强磁场结构，为理解黑洞演化和黑洞周边环境提供了重要线索。

研究显示，银心黑洞周边存在一个强大且极具结构性的磁场，这个围绕着黑洞旋转的磁场其结构与M87星系中心黑洞的磁场非常相似，表明强磁场可能是所有黑洞的共同特征，也暗示“人马座A*”可能拥有尚未发现的喷流。

距离地球约27000光年的银心黑洞首张照片拍摄于2022年。银心黑洞的质量不足M87星系中心黑洞的千分之一，但是它们的形态看起来却极为相似。这让科学家产生了兴趣，想要揭示除了外观之外它们之间是否还存在更多的相似性。

M87中心黑洞（M87*）拥有一条强大的喷流。人们相信这条喷流之所以得以产生，与M87*拥有磁场有关。M87*的偏振图像证明了这一点。而银心黑洞的偏振图像证明“人马座A*”也拥有强大的高度组织化的磁场，这让人不得不怀疑“人马座A*”也拥有一条喷流，只是目前尚未被发现。

从左到右从前往后分别是“事件视界望远镜”合作组织的银心黑洞偏振图、平流层红外天文台（SOFIA）的银心偏振图，以及普朗克合作组织的银河系尘埃偏振图。S. Issaoun / EHT Collaboration

所谓偏振，指的是光子在特定条件下会朝着同一个方向振荡。偏振光在我们身边其实无所不在，只是人眼无法直接加以鉴别。

在围绕黑洞运行的等离子体中，沿着磁力线回旋的粒子，会使它们发出的光在垂直于磁场的方向上发生偏振。观测这些偏振光，可以让天文学家掌握黑洞周边区域的细节，并描绘出黑洞的磁场结构。

但是要给黑洞拍摄偏振光相片不是一件容易的事。尤其对于像“人马座A*”这样快速自转，时刻都在变化的黑洞而言，需要有比拍摄较稳定的M78*更为精巧的工具。

M87中心黑洞和银心黑洞在很多方面有不同。前者要大得多，且在以更快的速度，从周边攫取物质。直觉告诉我们这两者的磁场结构可能也会有很大的差异。但是事实证明它们看起来却很相似。这或许意味着此类磁场结构对于所有黑洞而言都是常见的。

“事件视界望远镜”合作组织对银心黑洞的观测始于2017年。由于每一年都有新望远镜或天文台加入，这台虚拟望远镜的观测能力一直在提升。该组织计划在未来十年中拍摄银心黑洞的高清动画，以及它的那条目前还看不见的喷流。天文学家还期待能够对黑洞的“光子环”，以及更多的黑洞进行精度更高的观测。

为了实现这些目标，该合作组织正试图将观测能力向太空扩展，并对整个系统进行大幅升级。

M87中心黑洞和银心黑洞偏振图，展现了这两个黑洞相似的磁场结构。这表明超大质量黑洞攫取物质以及发射喷流的物理学机制可能是相似的。EHT Collaboration

参考
First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad2df0
First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VIII. Physical Interpretation of the Polarized Ring
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad2df1