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新EHT图像揭示M87*超大质量黑洞发生意外的偏振翻转现象
发布日期:2025-09-18 03:53:13  稿源:cnBeta.COM

事件视界望远镜(EHT)合作组发布了银河系M87中心超大质量黑洞(M87*)的全新详细图像,揭示了黑洞附近极具动态性的极化变化环境。科学家还首次在EHT观测数据中发现了黑洞喷流基部附近的扩展喷流辐射信号,这一发现为理解黑洞周围极端环境下物质与能量的表现提供了新视角。相关成果已于今日发表在《Astronomy & Astrophysics》杂志上。

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根据EHT合作组最新公开的图像,M87黑洞磁场的极化模式展现出复杂的演化:2017年观测时磁场呈螺旋状指向一个方向,2018年变得稳定,2021年则完全反向。这一极化的系统性转变,显示M87及其周边环境并非静止,而是在不断演化之中。图像还进一步证实了爱因斯坦理论预测的黑洞阴影尺寸在多年来保持一致,但极化模式则显著变化。

M87位于距离地球约5500万光年处,其中心黑洞质量超过太阳的60亿倍。EHT是一套全球分布的射电望远镜阵列,通过协同工作相当于地球大小的望远镜。2019年,EHT首次拍摄到了M87*黑洞的“阴影”照片。如今,通过对比2017、2018与2021年观测数据,科学家进一步揭示了黑洞磁场随时间的变化。

论文共同负责人、哈佛-史密松天体物理中心的Paul Tiede表示:“环状结构的大小多年保持不变,但极化图案却大幅变化,这说明事件视界附近的磁化等离子体高度动态且极其复杂。”合作者、拉德堡德大学Michael Janssen助理教授补充:“每年EHT都在进步——包括新望远镜、仪器升级、科学创新和算法优化。这些共同促成了新成果,也带来了全新科学问题,未来我们需要持续深究。”

观测显示,2017—2021年间极化模式方向发生了整体翻转。这些看似变化的旋转极化,受到内部磁场结构和外部法拉第屏等多因素共同影响。整体而言,极化变化提示黑洞周边环境极为湍动,磁场对物质落入黑洞与能量向外喷射起着关键作用。合作者朴钟浩(Jongho Park)指出:“极化从2017到2021年完全翻转,这一现象完全出乎预期,为理论模型带来新的挑战,也说明我们对事件视界附近的理解仍不充分。”

2021年的新观测加入了亚利桑那州Kitt Peak与法国NOEMA两座新望远镜,极大提升了阵列灵敏度与图像清晰度。这使得科学家首次在EHT数据中限制住了M87 relativistic jet喷流基部的辐射方向,为解析喷流的形成与发射机制迈出了重要一步。此外,格陵兰望远镜与詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜的升级进一步提升了数据质量。根据团队成员Sebastiano von Fellenberg介绍,新校准大幅提升了数据质量,也增强了对极化微弱信号的探测能力。

像M87这样的喷流在星系演化中扮演重要角色,涉及恒星形成与能量分布等宏观过程。M87喷流跨越整个电磁波谱(包括伽玛射线和中微子),为宇宙现象研究提供了独特实验室。

项目科学家、那不勒斯大学的Mariafelicia De Laurentis总结称:“这些成果展示了EHT正逐步成为可全方位开展科学探索的天文台,不仅带来前所未有的影像,更帮我们系统理解黑洞物理。每一次观测都在拓展我们的宇宙认知,从等离子体和磁场动力学到黑洞对宇宙演化的作用,都有新的启示。”

随着EHT合作组不断扩展观测能力,这些最新成果揭示了M87*周边丰富而动态的物理过程,推进了科学家对于黑洞物理的理解。

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