【中新网北京9月16日电】（记者 孙自法 郑莹莹）还记得人类首次拍摄到的黑洞照片吗？这个位于M87星系中心、距离地球约5500万光年、质量超过太阳60亿倍的超大质量黑洞（M87*黑洞），自其“真容”公布以来便持续引发科学界关注。近日，天文学家通过对M87*黑洞的长期观测，捕捉到其周围偏振模式的动态演化，并在喷流底部探测到230 GHz辐射，为破解宇宙极端现象谜题提供了关键线索。
据中国科学院上海天文台消息，由全球射电望远镜组成的“地球大小望远镜”——事件视界望远镜（EHT）合作组，近日发布了M87*黑洞的新图像。这些图像揭示了黑洞附近偏振辐射随时间的变化规律，并首次观测到偏振方向的意外翻转。天文学家还在EHT数据中发现了连接黑洞环状结构与喷流底部的延伸辐射迹象。
EHT合作组于2019年发布了首张黑洞照片（拍摄于2017年），其偏振结果于2021年公布。通过对比2017年、2018年和2021年的观测数据，科学家在黑洞磁场时变研究方面取得突破，为理解黑洞周围极端环境下的物理过程提供了新视角。相关研究成果于9月16日发表在国际学术期刊《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）上。
最新图像揭示M87*黑洞周围动态环境（EHT合作组供图）
“令人惊叹的是，黑洞图像中环状结构的大小在4年内保持一致，证实了爱因斯坦广义相对论预言的黑洞阴影，但其偏振模式却发生了显著变化。”本项合作研究共同负责人、美国哈佛-史密森尼天体物理中心天文学家保罗·蒂德（Paul Tiede）指出，这表明事件视界附近的磁化等离子体并非静止，而是处于持续变化且极其复杂的状态，正在逼近现有理论模型的极限。
合作研究负责人之一、EHT科学委员会成员、荷兰奈梅亨拉德堡德大学助理教授迈克尔·詹森（Michael Janssen）补充说，通过新增望远镜、改进仪器性能和开发新算法，EHT每年都在扩展升级。最新成果正是这些技术进步共同作用的结果，将引领未来多年的探索方向。
研究发现，2017年至2021年间，M87*黑洞的偏振方向发生翻转：2017年磁场呈单一方向螺旋，2018年相对稳定，而到2021年则完全反转。这种偏振旋转方向的明显变化可能源于内部磁结构与外部效应（如法拉第屏）的共同作用。偏振的演化反映出黑洞周围湍动不止的环境，其中磁场在物质落入黑洞及能量释放过程中发挥着关键作用。
“偏振方向在4年间发生翻转完全出乎意料。”项目研究合作者、韩国庆熙大学天文学家朴俊浩（Jongho Park）认为，“这既挑战了现有模型，也说明在事件视界附近还有许多未解之谜。”
研究团队指出，作为2021年观测新增的两个关键望远镜，美国亚利桑那州基特峰望远镜（Kitt Peak）和法国“北半球扩展毫米波阵列”（NOEMA）显著提升了EHT的灵敏度和成像清晰度。这使天文学家首次成功通过EHT约束M87*以接近光速远离黑洞的相对论喷流底部的辐射方向。此外，格陵兰望远镜和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜（JCMT）的性能升级也进一步提高了观测数据质量。
中国科学院上海天文台沈志强研究员表示，该台科研人员每次参与现场观测，都能感受到EHT的持续进步。中国天文学家在多频同时接收、原始数据处理、频率相位传递校准和成图技术等方面参与技术革新，共同推进科学突破。
德国马克斯·普朗克射电天文研究所博士后研究员塞巴斯蒂亚诺·冯·费伦伯格（Sebastiano D. von Fellenberg）称，改进的校准技术使EHT数据质量和阵列性能显著提升，首次捕捉到喷流底部的微弱辐射。这种灵敏度的跃升还增强了对微弱偏振信号的检测能力。
类似M87*黑洞这样蕴含超大能量的喷流，通过调节恒星形成和大尺度能量分配，在星系演化中发挥着关键作用。这种强大的喷流能产生包括伽马射线和中微子在内的全电磁波辐射，为研究宇宙极端现象的形成机制提供了独特实验室。此次最新发现为破解该机制谜题提供了至关重要的一块拼图。
“每一次新的观测都在拓宽我们的研究边界——无论是等离子体和磁场的动力学过程，还是黑洞在宇宙演化中扮演的角色，这些都充分证明EHT具有巨大的科学潜力。”EHT项目科学家、意大利那不勒斯大学天文学教授玛丽亚费利西亚·德劳伦蒂斯（Mariafelicia De Laurentis）总结说。（完）
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