最新研究：人类首见黑洞磁场大翻转，黑洞本身保持稳定

近日，以观测星系中心超大质量黑洞为主要目标的事件视界望远镜（EHT）合作组公布了对M87星系中心超大质量黑洞的最新观测结果。

▲M87黑洞最新“身份照”图据新华社

科学家首次发现黑洞周围磁场方向发生彻底翻转，同时确认黑洞本身保持稳定。这一发现有助于深入理解黑洞如何吸收物质以及形成高速喷流。

M87星系是一个距离地球5500万光年的近邻星系，其中心有一个质量比太阳大65亿倍的黑洞。作为事件视界望远镜合作计划首个成像的超大质量黑洞，它已成为目前全宇宙研究最深入的黑洞之一。

所谓黑洞，是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。按照中科院上海天文台研究员路如森的说法，黑洞具有超强引力，即便是光，也无法逃脱它的势力范围。该势力范围被称作黑洞的半径或被称作“事件视界”。

事件视界望远镜合作组由全球射电望远镜联合组网，形成一个“地球般大小的望远镜”。

M87星系中心超大质量黑洞的首张照片拍摄于2017年，并于2019年发布。研究人员通过对2017年、2018年和2021年的观测数据进行对比，绘制出M87黑洞磁场偏振变化图，从而揭示了其视界之外环境的活跃程度和磁场随时间的剧烈变化。

观测结果显示，黑洞周围环境动态、湍流且不断变化。观测表明，磁场对物质流动起着重要引导作用——有的物质最终穿过视界消失，有的则被抛射到太空中形成高速喷流，为揭示黑洞喷流形成机制提供了新线索。

▲不同时期观察到的M87星系中心超大质量黑洞，磁场发生明显旋转变化

此次研究发现，黑洞周围的磁场在2017年呈顺时针螺旋状；到2018年，磁场方向发生逆转，呈逆时针排列，并趋于稳定；到2021年，磁场再次以逆时针方向旋转。黑洞周围磁场在短短几年内发生显著变化，而黑洞本身仍保持稳定。

亚利桑那大学斯图尔德天文台的天文学家雷莫·蒂拉努斯表示：“事件视界望远镜正在开辟黑洞时间域天体物理学的新前沿。计划在2026年3至4月进行一系列密集观测，我们非常期待捕捉到M87的首部‘电影影像’，这是自首张黑洞照片以来一直在愿望清单上的目标。”

据了解，当物质靠近黑洞时，它们不会立刻被吞噬，而是被吸引到吸积盘中，在黑洞引力作用下不断旋转和摩擦。内层气体和尘埃被挤压升温，发射电磁辐射，形成黑洞周身光环。然而，并非所有物质最终掉入黑洞，其中一部分沿磁力线偏转，向两极加速，高速喷射到太空中，速度接近光速，形成可穿越数百万光年的喷流。科学家认为，黑洞磁场在这些喷流的形成过程中起关键作用。

对此，德国马克斯·普朗克射电天文学研究所的天文学家爱德华多·罗斯表示：“像M87这样的喷流在塑造宿主星系演化过程中起着关键作用。它们通过调节恒星形成并将能量输送到广阔空间，从而影响宇宙范围内的物质生命周期。”

哈佛-史密松森天体物理中心天文学家保罗·蒂德称：“令人惊叹的是，黑洞周围的光环在过去四年间大小保持一致，这印证了广义相对论对黑洞阴影的预言。环绕视界旋转的带电等离子体充满动态和复杂性，推动理论模型不断向极限挑战，偏振模式也因此发生显著变化。”

红星新闻记者 范旭 实习记者 杨诗柔

编辑郭宇

审核 冯玲玲