包括阿爾託大學研究人員在內的一個國際科學家小組利用新的毫米級波長的觀測產生了一幅圖像，該圖像首次顯示了環狀結構，該結構顯示了落入中央黑洞的物質和突出的射電星系Messier 87中的強大相對論噴射。

該圖像首次強調了中央超大質量黑洞附近的吸積流與射流的起源之間的聯繫。新的觀測結果是由全球毫米波段VLBI陣列（GMVA）獲得的，並由相位式阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）和格陵蘭望遠鏡（GLT）補充。這兩個觀測站的加入大大增強了GMVA的成像能力。該結果發表在《自然》雜誌上。

上海天文台的呂如森說：”以前，我們在單獨的圖像中看到了黑洞和噴流，但現在我們在一個新的波長下拍攝到了黑洞及其噴流的全景圖，”他還領導著中國科學院的一個馬克斯-普朗克研究小組。

這張圖片首次將M87星系中心的黑洞的噴流和陰影放在一起，為科學家提供了了解強大的噴流是如何形成的所需背景。新的觀測結果還顯示，黑洞的環，在此插圖中顯示，比事件地平線望遠鏡（EHT）在較短的無線電波長下觀測到的環大50%。這表明，在新的圖像中，我們看到了比EHT所能看到的更多向黑洞墜落的物質。資料來源：R.-S。Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

周圍的物質被認為是在一個被稱為吸積的過程中落入黑洞的，但是從來沒有人直接對它進行過成像。我們之前看到的環在3.5毫米的觀測波長下變得更大更厚。這表明，落入黑洞的物質產生了額外的發射，現在在新的圖像中可以觀察到。他補充說：”這讓我們對黑洞附近的物理過程有了更全面的了解。”

ALMA和GLT參與了GMVA的觀測，並由此提高了這個洲際望遠鏡網絡的分辨率和靈敏度，這使得我們有可能首次在3.5毫米的波長下對M87的環狀結構進行成像。GMVA測得的環狀結構的直徑為64微秒，相當於月球上的宇航員回望地球時看到的小型（5英寸/13厘米）自拍環的大小。這個直徑比事件地平線望遠鏡在1.3毫米的觀測中看到的要大50%，符合對該區域相對論等離子體發射的預期。

“隨著將ALMA和GLT加入到GMVA的觀測中，成像能力大大提升，我們獲得了一個新的視角。我們確實看到了我們從早期VLBI觀測中了解到的三脊噴流，”波恩的馬克斯-普朗克射電天文研究所（MPIfR）的Thomas Krichbaum說。”但是現在我們可以看到射流是如何從中央超大質量黑洞周圍的發射環中出現的，而且我們還可以在另一個（更長的）波長下測量發射環的直徑。”

阿爾託大學的高級科學家和論文的共同作者Tuomas Savolainen說，Metsähovi射電天文台參與GMVA的測量活動已經超過十年了，並且從1990年代中期開始參與3.5毫米的VLBI觀測。

“我們在Metsähovi的射電望遠鏡是歐洲僅有的五個參與2018年這些觀測活動的站點之一。他說：”能夠在3.5毫米波長進行測量的天線並不多，這使得在Metsähovi收集的數據很有價值。

“事件地平線望遠鏡的圖像顯示了M87中的黑洞陰影，但由於參與觀測的望遠鏡數量較少，所以這些觀測無法探測到較弱和較長的噴射。”Savolainen說：”能夠在1.3毫米波長下觀測的望遠鏡甚至比在3.5毫米波長下觀測的望遠鏡還要少。”

來自M87的光線是由高能電子和磁場的相互作用產生的，這種現像被稱為同步輻射。波長為3.5毫米的新觀測揭示了有關這些電子的位置和能量的更多細節。

它們還告訴我們一些關於黑洞本身的性質：它不是很餓。它消耗物質的速度很低，只將其中一小部分轉化為輻射。中央研究院天文學和天體物理學研究所的淺田圭一解釋說：”為了了解更大更厚的環的物理來源，我們不得不使用計算機模擬來測試不同的情況。結果，我們得出結論，環的較大範圍與吸積流有關。”

來自日本國家天文台的Kazuhiro Hada補充說：”我們還在我們的數據中發現了一些令人驚訝的事情：靠近黑洞的內部區域的輻射比我們預期的要寬。這可能意味著不僅僅是有氣體落入。還可能有一股風吹出來，造成黑洞周圍的湍流和混亂。”

“了解更多關於Messier 87的探索並沒有結束，因為進一步的觀測和強大的望遠鏡群將繼續揭開它的秘密。”韓國天文和空間科學研究所的Jongho Park說：”未來在毫米波段的觀測將研究M87黑洞的時間演變，並提供黑洞的多色圖像，在射電光下的多色圖像。”

其中一些新的觀測是在今年春天進行的，Metsähovi射電天文台再次參加了這些觀測。

“3.5毫米是我們目前工作的最短波長，這些觀測需要良好、乾燥的天氣條件。幸運的是，這裡4月份的天氣經常很好。幾年後，我們將為我們的望遠鏡得到一個新的接收器，它將允許在一個廣泛的波長范圍內同時進行觀測。然後，我們將能夠更好地糾正大氣層造成的數據失真，並獲得更高質量的圖像，”Metsähovi射電天文台操作工程師Petri Kirves說。