研究人員利用全球電波望遠鏡二十年的數據，透過觀測M87星系超大質量黑洞噴流的擺動，證實了它的自轉。這項發現標誌著黑洞研究取得了重大進展。位於M87 星系中心的超大質量黑洞因第一張黑洞陰影照片而聞名於世，它創造了另一個第一：黑洞噴射的噴流被證實會擺動，這直接證明了黑洞在旋轉。

傾斜吸積盤模型示意圖。在本圖中，黑洞自旋軸被假定為直上直下。噴流方向幾乎垂直於磁碟平面。黑洞自旋軸和圓盤旋轉軸之間的錯位引發了圓盤和噴流的前傾。資料來源：崔玉珠等人（2023），Intouchable Lab@Openverse 和之江實驗室

超大質量黑洞是比太陽重數十億倍的怪獸，會吞噬周圍的一切，包括光，很難對其進行研究，因為任何資訊都無法從內部逃脫。從理論上講，我們能測量到的特性少之又少。有一種可能被觀測到的性質是自旋，但由於涉及的困難，還沒有對黑洞自旋進行直接觀測。二十年的觀測發現證據為了尋找黑洞自旋的證據，一個國際小組分析了二十多年來對M87星系的觀測數據。這個星系位於室女座方向5,500萬光年之外，裡面有一個質量比太陽大65億倍的黑洞，2019年事件視界望遠鏡（EHT）首次拍攝到的黑洞陰影影像也是這個黑洞。眾所周知，M87 中的超大質量黑洞有一個吸積盤和一個噴流，前者將物質送入黑洞，後者則以接近光速的速度將物質從黑洞附近噴出。(上圖）2013 年至2018 年期間每兩年平均一次的43 GHz 頻率下的M87 噴射結構。左上角標注了相應年份。白色箭頭表示每個子圖中的噴流位置角。(下圖）2000 年至2022 年噴流方向的觀測演變。綠色和藍色點分別來自22 和43 GHz 的觀測資料。紅線為最佳擬合正弦曲線，週期為11 年。資料來源：Yuzhu Cui 等人(2023)研究小組分析了東亞VLBI 網路（EAVN）、甚長基線陣列（VLBA）、KVN 和VERA 聯合陣列（KaVA）以及東亞至義大利近全球（EATING）VLBI 網路收集的170 個時間段的數據。全球共有20 多台電波望遠鏡為這項研究做出了貢獻。研究結果和意義研究結果表明，吸積盤與黑洞自旋之間的引力相互作用導致噴流底部擺動或前傾，這與太陽系內的引力相互作用導致地球前傾的方式非常相似。研究團隊成功地將噴流的動態與中心超大質量黑洞連結起來，提供了黑洞確實在旋轉的直接證據。噴流的方向變化約為10度，前衝週期為11年，與日本國家天文台（NAOJ）ATERUI II進行的超級電腦理論模擬相吻合。論文的第一作者崔玉珠說：”我們為這一重大發現感到激動，崔玉珠是日本國立天文台的一名研究生，後來到浙江實驗室擔任博士後研究員。由於黑洞與星盤之間的錯位相對較小，且前攝週期約為11年，因此積累二十多年來追踪M87結構的高分辨率數據並進行深入分析是取得這一成果的關鍵。”來自日本國家天文台的Kazuhiro Hada 博士解釋說：”在利用EHT 成功對該星系中的黑洞進行成像之後，這個黑洞是否在旋轉一直是科學家們關注的焦點。現在，期待變成了肯定。這個怪物黑洞確實在旋轉。”東亞VLBI 網路活動星系核科學工作小組協調人、工學院大學的木野元樹博士說：”這是一個令人興奮的科學里程碑，透過來自全球45 個機構的國際研究人員團隊多年的聯合觀測，最終揭示了這一事實。我們的觀測數據與簡單的正弦曲線非常吻合，為我們了解黑洞和噴射系統帶來了新的進展。”