還記得兩年前發(fā)布的那張轟動(dòng)世界的黑洞照片嗎？3月24日，曾成功捕獲首張黑洞照片的事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）合作組織，又為揭秘M87超大質(zhì)量黑洞提供了一個(gè)嶄新視角：它在偏振光下的影像。
2019年4月10日，科學(xué)家們發(fā)布了有史以來(lái)的首張黑洞圖片，揭示了一個(gè)明亮的環(huán)狀結(jié)構(gòu)及其黑暗的中央?yún)^(qū)域——黑洞的陰影。此后，EHT合作組織深入研究了2017年收集到的M87星系中心超大質(zhì)量黑洞的數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，M87黑洞周圍的相當(dāng)一部分光是偏振的。
此次的黑洞偏振圖像是天文學(xué)家第一次在如此接近黑洞邊緣處測(cè)得表征磁場(chǎng)特征的偏振信息，該結(jié)果對(duì)理解距離我們5500萬(wàn)光年的M87星系如何產(chǎn)生能量巨大的噴流十分關(guān)鍵。據(jù)悉，來(lái)自全球多個(gè)組織和大學(xué)的300多名研究人員參與了這項(xiàng)研究。中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)牽頭組織協(xié)調(diào)包括8位臺(tái)內(nèi)研究人員在內(nèi)的國(guó)內(nèi)學(xué)者參與了此次的EHT合作。為了觀測(cè)M87星系的中心，這項(xiàng)合作將世界各地的8臺(tái)望遠(yuǎn)鏡連接起來(lái)，創(chuàng)建了一個(gè)虛擬的類似地球大小的望遠(yuǎn)鏡——EHT。EHT的分辨本領(lǐng)相當(dāng)于在地球上看清月面一張信用卡所需的分辨率。這使研究團(tuán)隊(duì)能夠直接觀察到黑洞的陰影以及環(huán)繞的光環(huán)，新的偏振圖像清楚地顯示出該光環(huán)是磁化的。
新的黑洞及其陰影的EHT偏振圖像，使天文學(xué)家首次成功探究黑洞外緣區(qū)域，在那里物質(zhì)可能被吸入或被噴射出來(lái)。觀測(cè)結(jié)果提供了有關(guān)黑洞外緣磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的新信息。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，只有以強(qiáng)磁化氣體為特征的理論模型才能解釋在事件視界看到的情況。
美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校助理教授、EHT理論工作組協(xié)調(diào)員杰森·德克斯特解釋說(shuō)：“觀測(cè)結(jié)果表明，黑洞邊緣的磁場(chǎng)非常強(qiáng)，其作用力足以使得高溫氣體能夠抵御引力的拉扯。只有溜過(guò)磁場(chǎng)的氣體才能以旋進(jìn)的方式進(jìn)入到事件視界。”
從觀測(cè)上直接接近黑洞的邊緣，從而在幾個(gè)史瓦西半徑的尺度上不斷探索黑洞周圍的時(shí)空特性和物理過(guò)程，這代表著人類認(rèn)識(shí)宇宙手段的一大突破。
EHT合作成員、上海天文臺(tái)江悟副研究員說(shuō)：“常規(guī)VLBI偏振測(cè)量就很困難，EHT得到這個(gè)偏振圖像更是充滿挑戰(zhàn)。”這也可以理解為什么在首張黑洞圖像出爐后，偏振圖像的面世又花費(fèi)了近兩年的時(shí)間。
值得注意的是，EHT合作在M87黑洞首次成像后，提出了下一代EHT計(jì)劃，并規(guī)劃在近10年內(nèi)完成。該計(jì)劃通過(guò)在地球上布設(shè)更多的亞毫米波望遠(yuǎn)鏡、增加觀測(cè)靈敏度及頻率覆蓋等來(lái)提升黑洞成像的質(zhì)量并提供更多觀測(cè)信息，尤其是要提升成像速度以進(jìn)一步制作黑洞動(dòng)畫(huà)。
