最新圖像展示了超大質量黑洞的光子環

首張在M87星系中心拍下的黑洞照片已被重制，以揭示這個龐然大物周圍作用的力。

對m87星系中心攝影圖像的重制版顯示了其引力影響和次個天體物理噴流的“足迹”

（圖片出處：布羅德裏克等，2022《天體物理學報》，935，61）

對梅西耶87 星系（M87）中心黑洞的重制版新圖將黑洞層層剝開，展示了受此物體巨大引力影響下所抛出的光子。

有史以來第一張黑洞圖像發布于2019年，M87中心的黑洞距離地球5500萬光年，是事件視界望遠鏡這一計劃的研究主題。這張照片與對超大質量黑洞及其周圍環境樣貌的理論預測非常相似，圖像向我們展示了圍繞黑洞外邊緣運動的金色物質環和黑洞的捕光表面，這便是我們所稱的事件視界。但在這種金色物質的掩蓋之下，天文學家希望找到能夠展示黑洞引力影響的人爲圖像編輯痕迹，即一個名爲光子環的薄而亮的圓環。

研究人員重制黑洞圖的真正意圖是發現這個環。爲此，該團隊采用了EHT（事件視界望遠鏡）捕捉的第一張M87超大質量黑洞圖像，並剝離了圖像的各種元素。

“我們爲看螢火蟲關掉了探照燈。”該項目的首席研究員艾弗裏·布羅德裏（Avery Broderick）同時兼加拿大普利米特研究所（Perimeter Institute）和滑鐵盧大學的天體物理學家在一份聲明中說到。“我們已經能夠做一些意義重大的事情——查明黑洞周圍引力的基本特征。“

該團隊使用EHT（事件視界望遠鏡）內置的成像算法，從望遠鏡對M87黑洞的觀測圖中分離並提取發光的金環，該黑洞的質量相當于約65億個太陽。科學家們還能夠用這種技術來發現被黑洞炸出的天體物理噴流的獨特“足迹”。

這些噴流是由超大質量黑洞周圍的物質産生的，這些物質逐漸“餵入”到中央宇宙泰坦的表面。由于M87的超大質量黑洞一直貪婪地吞噬物質，所以它經常射出這些噴流。相比之下，銀河系中心更小的黑洞人馬座A*（Sgr A*）則不同，它消耗的物質非常少，因此科學家將其比作人類每百萬年吃一粒米。

信息圖顯示了m87中超大質量黑洞對成像如何越來越接近銀河系中心的黑洞。（圖片來源：事件視界望遠鏡協作（EHT Collaboration）; 阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波射電望遠鏡陣列(ALMA 望遠鏡)（ESO/NAOJ/NRAO）、戈迪（Goddi） 等人; 美國宇航局、歐空局和哈勃遺産團隊（STScI/AURA）; 超長基線陣列（VLBA望遠鏡陣列）（NRAO）、克拉夫琴科（Kravchenko） 等人; J.C.阿爾加巴，I.馬蒂-維達爾（J. C. Algaba， I. Martí-Vidal）

“我們采取的方法包括利用我們對這些黑洞外觀對理論理解來爲EHT（事件視界望遠鏡）數據建立一個定制模型。”新研究的成員、哈佛大學天體物理學中心的天體物理學家多米尼克·佩斯（Dominic Pesce）在聲明中說到，“這個模型將重建的圖像分解成我們最關心的兩部分，因此我們就不必混合研究，而是分別研究這兩個部分了。

新的重制圖是事件視界望遠鏡一系列令人驚歎的黑洞相關成就中的最新成果。這個行星般大小的天文台的工作讓研究人員能夠以驚人的細節研究超大質量黑洞-由于沒有光能從事件視野的另一側逃逸，故黑洞曾被認爲不可視化。2021年，在重制m78中心超大質量黑洞的第一張圖像之後，事件視界望遠鏡又制作了一張圖像，在偏振光下讓黑洞得以顯現。這是第一次在黑洞周圍觀察到極化，而極化則是磁場的特征。

偏振光下m87中心的超大質量黑洞。（ 圖片來源：事件視界望遠鏡協作）

今年年初，事件視界望遠鏡協作首次公布銀河系中心的黑洞人馬座A*的圖像。

新光子環的研究工作延續了事件視界望遠鏡建立的傳統——以前所未有的細節觀察這些宇宙巨星。

“結果是可能的，因爲事件視界望遠鏡的核心是計算工具。”布羅德裏克說，“它對算法的依賴就像對鋼鐵的依賴一樣。尖端的算法發展讓我們能夠探測到圖像的關鍵特征，同時以望遠鏡的原始分辨率渲染其余部分。”

BY:Robert Lea

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