黑洞成像研究取得进展

[本刊讯] 在国家自然科学基金项目等资助下，中国科学院上海天文台路如森国际团队，在对位于著名近邻射电星系M87中心的超大质量黑洞所开展的成像研究中取得新进展，探测到连接该黑洞及其相对论性喷流的环状吸积结构，相关成果以“M87中连接其黑洞和喷流的环状吸积结构”为题，于2023年4月26日在线发表在《自然》（Nature）杂志上。

目前普遍认为几乎所有星系都在其中心寄居着一个超大质量的黑洞，其质量介于数百万倍到数百亿倍的太阳质量之间。这些黑洞通过吸积周围的气体物质，产生一个明亮的致密核区，被称为活動星系核。很多时候，尽管这个致密核区所占的空间非常小，但其辐射会超过整个星系中所有恒星的总亮度。有些黑洞还会向外发射能量巨大的等离子体喷流。这些吸积和喷流通常会对其寄主星系有着强烈的反馈作用，进而影响星系甚至整个宇宙的演化。

M87星系是位于室女星系群中心的一个巨椭圆星系，也是人类所居银河系附近几个质量最大的星系之一。该星系由其核心向外发出一道延伸约5000光年的高能等离子体流，其速度与光速相当接近。该喷流也是人类于1918年发现的天体中的第一个喷流。由于该星系距离地球相对较近，且其中心黑洞的质量大，M87星系中心一直是高分辨率成像研究的焦点。此前，由包括路如森等中国科学家参与的事件视界望远镜（EHT）国际合作已在M87星系的中心捕获了人类首张黑洞的照片。然而迄今为止，人类对黑洞边缘处的吸积流及喷流还从未有直接的成像探测。

此次该国际团队利用全球毫米波甚长基线干涉测量阵列（GMVA），并联合位于智利的阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）以及格陵兰望远镜（GLT）等共16个观测台站，开展了对M87星系中心的联合观测，顺利实现对中心超大质量黑洞及其周围的吸积流和喷流的共同成像探测。该研究标志着人类朝多频率黑洞成像迈出了关键一步，同时对理解黑洞周围的吸积及喷流等物理过程也具有十分重要的作用。

（方德声）