人類首次“看見”的那個黑洞，相當一部分光是偏振的

還記得兩年前發布的那張轟動世界的黑洞照片嗎?3月24日，曾成功捕獲首張黑洞照片的事件視界望遠鏡(EHT)合作組織，又為揭秘M87超大質量黑洞提供了一個嶄新視角：它在偏振光下的影像。

2019年4月10日，科學家們發布了有史以來的首張黑洞圖片，揭示了一個明亮的環狀結構及其黑暗的中央區域——黑洞的陰影。此后，EHT合作組織深入研究了2017年收集到的M87星系中心超大質量黑洞的數據。他們發現，M87黑洞周圍的相當一部分光是偏振的。

此次的黑洞偏振圖像是天文學家第一次在如此接近黑洞邊緣處測得表征磁場特征的偏振信息，該結果對理解距離我們5500萬光年的M87星系如何產生能量巨大的噴流十分關鍵。據悉，來自全球多個組織和大學的300多名研究人員參與了這項研究。中國科學院上海天文臺牽頭組織協調包括8位臺內研究人員在內的國內學者參與了此次的EHT合作。為了觀測M87星系的中心，這項合作將世界各地的8臺望遠鏡連接起來，創建了一個虛擬的類似地球大小的望遠鏡——EHT。EHT的分辨本領相當于在地球上看清月面一張信用卡所需的分辨率。這使研究團隊能夠直接觀察到黑洞的陰影以及環繞的光環，新的偏振圖像清楚地顯示出該光環是磁化的。

新的黑洞及其陰影的EHT偏振圖像，使天文學家首次成功探究黑洞外緣區域，在那里物質可能被吸入或被噴射出來。觀測結果提供了有關黑洞外緣磁場結構的新信息。研究團隊發現，只有以強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。

美國科羅拉多大學博爾德分校助理教授、EHT理論工作組協調員杰森·德克斯特解釋說：“觀測結果表明，黑洞邊緣的磁場非常強，其作用力足以使得高溫氣體能夠抵御引力的拉扯。只有溜過磁場的氣體才能以旋進的方式進入到事件視界。”

從觀測上直接接近黑洞的邊緣，從而在幾個史瓦西半徑的尺度上不斷探索黑洞周圍的時空特性和物理過程，這代表著人類認識宇宙手段的一大突破。

EHT合作成員、上海天文臺江悟副研究員說：“常規VLBI偏振測量就很困難，EHT得到這個偏振圖像更是充滿挑戰。”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了近兩年的時間。

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計劃，并規劃在近10年內完成。該計劃通過在地球上布設更多的亞毫米波望遠鏡、增加觀測靈敏度及頻率覆蓋等來提升黑洞成像的質量并提供更多觀測信息，尤其是要提升成像速度以進一步制作黑洞動畫。(王 春)