近日,國際天文學界迎來一項突破性進展——事件視界望遠鏡(EHT)合作組公布了M87星系中心超大質量黑洞的最新觀測成果。通過分析2017年至2021年間的多時段數據,科學家首次捕捉到黑洞周圍偏振輻射的動態演化,并發現連接黑洞環狀結構與噴流底部的延伸輻射特征。相關研究于9月16日發表于《天文學與天體物理學》期刊,為理解黑洞極端環境下的物理過程提供了關鍵證據。
作為由全球射電望遠鏡組成的“地球級觀測系統”,EHT曾在2019年發布人類首張黑洞照片。此次研究通過對比三年觀測數據,揭示了黑洞磁場結構的顯著變化:2017年磁場呈螺旋狀排列,2018年保持相對穩定,而到2021年則完全反轉方向。科研團隊推測,這種偏振方向的突變可能由黑洞內部磁重聯與外部法拉第旋轉效應共同導致,反映出黑洞周圍物質吸積與能量釋放過程的劇烈動蕩。
研究還首次精確測定了M87黑洞相對論性噴流的輻射方向。借助升級后的觀測系統——新增美國基特峰望遠鏡與法國NOEMA陣列,并優化格陵蘭望遠鏡性能——科學家發現,這些以接近光速噴射的物質流正從黑洞邊緣加速遠離。作為調節星系演化的關鍵引擎,此類高能噴流可通過抑制恒星形成、分配宇宙能量等方式影響整個星系的命運,堪稱研究極端物理條件的“天然實驗室”。
位于5500萬光年外的M87星系,因其中心存在質量達太陽65億倍的超大黑洞而成為天文學研究的“黃金靶標”。自1918年人類首次觀測到該星系的噴流以來,科學家已持續追蹤其動態超過一個世紀。通過分析23年來的甚長基線干涉測量(VLBI)數據,研究團隊確認M87噴流存在周期性擺動,進一步證實了黑洞自轉與噴流方向之間的關聯。
黑洞作為愛因斯坦廣義相對論預言的天體,其核心特征是存在無法逃脫引力束縛的“事件視界”。中科院上海天文臺專家解釋,任何進入該臨界半徑的物質或輻射都將被黑洞吞噬。傳統認知中,超大質量黑洞通常盤踞星系中心,但近期一項發現打破了這一規律——由中科院上海天文臺安濤研究員領導的團隊,在距地2.3億光年的矮星系中探測到一個偏離星系核心約3000光年的活躍黑洞,該天體不僅正在吸積物質,還噴射出射電噴流。這項發表于《科學通報》的研究表明,黑洞的生長環境可能比此前認為的更為多樣。