(資料圖)

光明日報北京4月26日電（記者齊芳）2017年，人類為黑洞M87拍攝了一張“特寫”，那是首次拍攝成功黑洞照片。2018年4月14日至15日，來自17個國家和地區(qū)的121位天文學(xué)家們，又為M87拍攝了一張“全景”照片。經(jīng)過五年的“沖洗”和分析，這張充分展示黑洞和周圍環(huán)境關(guān)系的照片，終于與大家見面了——

由中國科學(xué)院上海天文臺路如森研究員領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團隊在毫米波段開展新觀測，首次對M87黑洞陰影以及其周圍吸積落入中央黑洞的物質(zhì)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和強大的相對論性噴流一同進行了成像，表明中央超大質(zhì)量黑洞附近的吸積流與噴流起源之間的聯(lián)系。此次的觀測結(jié)果由全球毫米波甚長基線干涉測量陣列（GMVA）聯(lián)合阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）和格陵蘭望遠(yuǎn)鏡（GLT）獲得。相關(guān)成果發(fā)表在最新出版的國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

M87黑洞“全景”照片。中科院上海天文臺供圖

“以前我們曾在單獨的圖像中分別看到過黑洞和噴流，但現(xiàn)在我們在一個新的波段拍攝了黑洞和噴流的全景圖。”路如森介紹，研究表明，黑洞周圍的物質(zhì)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(huán)狀結(jié)構(gòu)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(zhì)產(chǎn)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。”

GMVA是一個由全球多個望遠(yuǎn)鏡組成的陣列。“ALMA和GLT的加入，讓這個陣列形成一臺口徑等效于地球直徑的大望遠(yuǎn)鏡，提高了成像能力。”德國馬普射電天文研究所的托馬斯·克里奇鮑姆說，“這讓我們獲得了一個新視角，可以看到噴流是如何從中央超大質(zhì)量黑洞周圍的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的，也可以在另一個波段測量黑洞周圍環(huán)狀結(jié)構(gòu)的直徑。”

新波段的觀測結(jié)果告訴我們更多關(guān)于黑洞的信息。例如，來自M87的射電輻射是由高能電子和磁場的相互作用產(chǎn)生的，新觀測結(jié)果揭示了有關(guān)這些電子的位置和能量的更多細(xì)節(jié)。再比如，M87不是“很餓”——它消耗物質(zhì)的速度很低，只將其中一小部分轉(zhuǎn)化為輻射。來自日本國立天文臺的研究人員補充：“我們還在數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了一些令人驚訝的事情：在靠近黑洞的內(nèi)部區(qū)域，輻射的寬度比預(yù)期的要寬。這可能意味著黑洞周圍不僅僅有氣體落入，也可能有一股‘風(fēng)’吹出來，造成黑洞周圍的湍流和混亂”。

M87居于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，是距離地球最近的黑洞之一。它正處于穩(wěn)定階段，是人類研究得比較多的黑洞。天文學(xué)家們表示，進一步的觀測和強大的望遠(yuǎn)鏡陣列將繼續(xù)揭開M87的神秘面紗，上海天文臺臺長沈志強研究員說：“例如拍攝更多色的高質(zhì)量圖像等，將讓我們對黑洞的物理機制有深入的了解。”

《光明日報》（ 2023年04月27日?09版）