黑洞成像研究取得進展

[本刊訊] 在國家自然科學基金項目等資助下，中國科學院上海天文臺路如森國際團隊，在對位于著名近鄰射電星系M87中心的超大質量黑洞所開展的成像研究中取得新進展，探測到連接該黑洞及其相對論性噴流的環狀吸積結構，相關成果以“M87中連接其黑洞和噴流的環狀吸積結構”為題，于2023年4月26日在線發表在《自然》（Nature）雜志上。

目前普遍認為幾乎所有星系都在其中心寄居著一個超大質量的黑洞，其質量介于數百萬倍到數百億倍的太陽質量之間。這些黑洞通過吸積周圍的氣體物質，產生一個明亮的致密核區，被稱為活動星系核。很多時候，盡管這個致密核區所占的空間非常小，但其輻射會超過整個星系中所有恒星的總亮度。有些黑洞還會向外發射能量巨大的等離子體噴流。這些吸積和噴流通常會對其寄主星系有著強烈的反饋作用，進而影響星系甚至整個宇宙的演化。

M87星系是位于室女星系群中心的一個巨橢圓星系，也是人類所居銀河系附近幾個質量最大的星系之一。該星系由其核心向外發出一道延伸約5000光年的高能等離子體流，其速度與光速相當接近。該噴流也是人類于1918年發現的天體中的第一個噴流。由于該星系距離地球相對較近，且其中心黑洞的質量大，M87星系中心一直是高分辨率成像研究的焦點。此前，由包括路如森等中國科學家參與的事件視界望遠鏡（EHT）國際合作已在M87星系的中心捕獲了人類首張黑洞的照片。然而迄今為止，人類對黑洞邊緣處的吸積流及噴流還從未有直接的成像探測。

此次該國際團隊利用全球毫米波甚長基線干涉測量陣列（GMVA），并聯合位于智利的阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）以及格陵蘭望遠鏡（GLT）等共16個觀測臺站，開展了對M87星系中心的聯合觀測，順利實現對中心超大質量黑洞及其周圍的吸積流和噴流的共同成像探測。該研究標志著人類朝多頻率黑洞成像邁出了關鍵一步，同時對理解黑洞周圍的吸積及噴流等物理過程也具有十分重要的作用。

（方德聲）