中國青年報客戶端北京4月27日電（中青報·中青網(wǎng)記者 張渺）還記得人類首次“看見”的M87黑洞嗎？如今它有了“全景照”。記者今天從中國科學院獲悉，由該院上海天文臺路如森研究員領(lǐng)導的國際研究團隊，利用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波/亞毫米波陣列（ALMA）和格陵蘭望遠鏡（GLT），首次在3.5毫米波長對M87黑洞周圍的環(huán)狀結(jié)構(gòu)進行了成像。

圖像首次表明了中央超大質(zhì)量黑洞附近的吸積流與噴流起源之間的聯(lián)系，相關(guān)成果4月26日在國際學術(shù)期刊《自然》發(fā)表。

“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?！闭撐牡谝蛔髡呗啡缟f，“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。”

【資料圖】

M87黑洞全景照。中科院上海天文臺供圖

據(jù)路如森介紹，黑洞周圍的物質(zhì)被認為是在一個被稱為吸積的過程中落入黑洞的。在這之前，從來沒有人直接對它進行過成像。

據(jù)了解，GMVA測得的環(huán)狀結(jié)構(gòu)直徑為64微角秒，相當于月球上的宇航員回望地球時看到一個13厘米的環(huán)形補光燈的大小。這個直徑比4年前事件視界望遠鏡（EHT）在1.3毫米觀測中所看到的環(huán)狀結(jié)構(gòu)要大50%，符合對該區(qū)域相對論等離子體輻射的預(yù)期。

“通過在GMVA觀測中加入ALMA和GLT，大大提高了成像能力，我們獲得了一個新的視角。我們確實看到了我們在早期VLBI觀測中了解到的三齒狀的噴流?！蔽挥诘聡ǘ鞯鸟R普射電天文研究所的托馬斯﹒克里奇鮑姆說，“但是，現(xiàn)在我們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，而且我們現(xiàn)在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?！?/p>

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，這種現(xiàn)象被稱為同步輻射。在3.5毫米波長，新的觀測結(jié)果揭示了有關(guān)這些電子的位置和能量的更多細節(jié)。它們還告訴研究者一些關(guān)于黑洞本身的性質(zhì)：它不是“很餓”，消耗物質(zhì)的速度很低，只將其中一小部分轉(zhuǎn)化為輻射。

據(jù)研究者解釋，為了了解這個更大、更厚的環(huán)的物理來源，他們不得不使用計算機模擬來測試不同的情況。最終研究者得出結(jié)論，“亮環(huán)的較大范圍與吸積流有關(guān)”。 此外在靠近黑洞的內(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“有一股風吹出來，造成黑洞周圍的湍流和混亂”。

對M87的探索并沒有結(jié)束，因為進一步地觀測和強大的望遠鏡陣列將繼續(xù)揭開它的神秘面紗。未來毫米波觀測將研究M87黑洞的時間演變，并且將通過結(jié)合不同顏色的“射電光”的圖像來獲得M87中心黑洞區(qū)域的多色視圖。

“此次展現(xiàn)的3.5毫米波長圖像可以說是代表了當前的最新成就。但為了揭示M87中央超大質(zhì)量黑洞及其相對論性噴流的形成、加速、準直傳播的物理機制之謎，我們需要拍攝更多色的高質(zhì)量圖像，包括在0.8毫米或更短的亞毫米波波長的黑洞照片，以及在長至7.0毫米波長的黑洞和噴流的全景圖像，未來非常令人期待?！敝锌圃荷虾Ｌ煳呐_臺長沈志強研究員說。