“甜甜圈”黑洞照片上新！4年间，它竟“出乎意料地翻转”了

“横看成岭侧成峰”或许在形容庐山之外，也可以用来形容黑洞不断变化的偏振方向。

近日，事件视界望远镜（EHT）合作组发布了M87星系中心超大质量黑洞的新图像，揭示了黑洞附近偏振辐射随时间的演化。科学家还首次在相关数据中发现了连接黑洞环状结构与喷流底部的延伸辐射的迹象。

该成果于9月16日正式发表于《天文学与天体物理学》，为人们理解黑洞周围极端环境下的物理过程提供新视角。

对比三张“剪影”，发现黑洞在变

M87星系距地球约5500万光年，其中心黑洞质量是太阳的60亿倍以上。

EHT是由全球射电望远镜联合组网的“地球般大小的望远镜”，2019年发布的首张“甜甜圈”黑洞照片拍摄于2017年，其偏振结果于2021年公布。通过对比分别拍摄于2017年、2018年和2021年的观测数据，科学家最近有了新发现。

“令人惊叹的是，环的大小在4年内保持一致，证实了爱因斯坦广义相对论预言的黑洞阴影，但其偏振模式却发生了显著变化。”美国哈佛-史密森尼天体物理中心天文学家、该研究共同负责人保罗·提德指出，“这表明事件视界附近磁化等离子体远非静止不变的，而是时刻变化且极其复杂的，正在逼近我们现有的理论模型的极限。”

四年间，黑洞偏振方向竟翻转

此次研究发现，2017年至2021年间，偏振方向发生翻转：2017年磁场呈一方向螺旋，2018年相对稳定，而到2021年则完全反转。

这种偏振旋转方向的明显变化，可能源于内部磁结构与外部效应（如法拉第屏）的共同作用。偏振的演化反映出黑洞周围的环境湍动不止，而其中的磁场在物质如何落入黑洞以及如何向外释放能量方面发挥着关键作用。

“偏振方向在2017年到2021年的四年间发生翻转是完全出乎意料的。”韩国庆熙大学天文学家朴钟浩认为，这既挑战了现有模型，也说明在事件视界附近还有许多事情尚未被理解。

破解宇宙谜题，又来一块重要拼图

类似M87这样的蕴含超大能量的喷流，通过调节恒星形成和大尺度上的能量分配，在星系演化中发挥着至关重要的作用。

它能产生包括伽马射线和中微子在内的全电磁波辐射，为研究宇宙极端现象的形成机制提供了一个独特的实验室。

此次最新发现为破解该谜题提供了至关重要的一块拼图。这些新成果揭示了M87黑洞周围的动态环境，并深化了科学家对黑洞物理性质的认知。

年复一年，EHT“视力”不断提升

近年来，EHT不断得到扩展和升级。EHT科学委员会成员、荷兰奈梅亨拉德堡德大学的助理教授迈克尔·扬森提到，这次科学突破的取得，正是得益于EHT的多方面升级。

2021年，EHT观测网络新增了两个望远镜——美国亚利桑那基特峰望远镜和法国NOEMA阵列，显著提升了EHT的灵敏度和成像清晰度。这使得科学家首次成功通过EHT约束M87以接近光速远离黑洞的相对论喷流底部的辐射方向。

此外，格陵兰望远镜和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜（JCMT）的性能升级也进一步提高了数据质量。

上海天文台沈志强研究员则提到，中国学者也一直在多方面参与技术革新，例如在多频同时接收，原始数据相关处理、频率相位传递校准和成图技术等方面都处于前沿。

同时，EHT团队还改进了校准技术，使数据质量和阵列性能有了显著提升，增强了科学家对微弱偏振信号的检测能力，帮助他们首次捕捉到了喷流底部的微弱辐射。