普林斯頓大學的研究人員發現，M87*黑洞向外釋放能量，促成了大質量噴流的形成。這項發現植根於愛因斯坦的相對論，對黑洞的傳統觀點提出了挑戰，可以用先進的望遠鏡進一步檢驗。這項研究為理解黑洞動力學開闢了新的途徑，儘管它並沒有明確解釋噴流的能量來源。

關於黑洞，大家都知道的一點是，附近的東西都會被吸進去。普林斯頓天文物理學家小組現在已經確定，黑洞M87*附近的能量是向外而不是向內推動的，這是該領域長期存在的爭論。

天文物理學家、普林斯頓大學1897級基金會查爾斯-A-楊天文學教授艾利歐特-誇泰特（Eliot Quataert）說：「儘管黑洞被定義為任何東西都無法逃離的物體，但愛因斯坦相對論的一個驚人預言是，黑洞實際上會失去能量。它們可以旋轉，就像旋轉的陀螺會隨著時間的推移而變慢，並在旋轉中損失能量一樣，旋轉的黑洞也會向周圍損失能量。”

自1970 年代以來，科學家們廣泛接受了這個模型。他們知道磁場可能會從旋轉的黑洞中提取能量，但不知道如何提取。

普林斯頓天文物理學家小組現在已經確鑿地確定，靠近黑洞M87*事件視界的能量是向外而不是向內推動的。(M87是星系Messier 87的名字，所以位於星系中心的黑洞被命名為M87*）。Quataert說，研究人員還創造了一種方法來測試黑洞失去旋轉能量的預言，並確定正是這種能量產生了”我們看到的強大外流，我們稱之為噴流”。

動畫展示了當黑洞旋轉得更快時，穿過黑洞事件視界的磁場是如何扭曲的。旋轉速度較快的黑洞會更快”捲起”磁場，導致黑洞向周圍環境損失更多能量。普林斯頓天文物理學家小組從事件地平線望遠鏡拍攝的黑洞線性偏振影像中觀察到磁場線的捲繞。圖/普林斯頓大學高等研究所George Wong 拍攝的視頻

普林斯頓大學前博士後亞歷山德魯-盧普薩斯卡（Alexandru Lupsasca）說，這些能量外流噴流”基本上就像是百萬光年長的絕地光劍”，它們的長度是銀河系的10倍。

他們的研究成果最近發表在《天文物理學期刊》。天文物理學副研究員安德魯-查爾（Andrew Chael）是這篇論文的第一作者。他和合著者喬治-黃（George Wong）都是地平線事件望遠鏡團隊的成員，在開髮用於解釋黑洞的模型方面發揮了關鍵作用。Chael、Wong、Lupsasca和Quataert都是隸屬於普林斯頓引力計畫的理論家。

研究小組將新論文核心的重要見解歸功於查爾：磁場線的螺旋方向揭示了能量流的方向。

黑洞M87*（星號表示位於M87 星系中央的黑洞）首次被地平線事件望遠鏡偵測到時，吸引了全世界的目光。從那時起，普林斯頓大學的天文物理學家發現，黑洞周圍的扭曲磁場決定了黑洞影像中觀察到的極化螺旋。特別是，能量流動的方向（從黑洞到磁場或從磁場到黑洞）決定了偏振如何扭曲。透過測量偏振螺旋的方向，我們可以推斷磁場是從黑洞中提取自旋能量，還是將自旋能量注入黑洞。資料來源：普林斯頓引力計畫安德魯-查爾、喬治-黃、亞歷山德魯-盧普薩斯卡和艾利歐特-誇泰特的模型

普林斯頓引力計畫副研究員、高級研究所成員黃喬治說：”如果把地球變成TNT炸藥，每秒炸1000次，持續數百萬年，這就是我們從M87獲得的能量。”

幾十年來，科學家一直知道，當黑洞開始旋轉時，它會拖著時空結構一起旋轉。穿過黑洞的磁場線會被拖動，減緩旋轉速度，導致能量釋放。

盧普薩斯卡曾是普林斯頓大學的副研究員，現任范德堡大學物理和數學助理教授，他因黑洞研究獲得了突破獎基金會頒發的2024 年物理學新視野獎。

研究小組表示，雖然靠近M87*事件視界的能量流是向外流動的，但理論上能量流可以在不同的黑洞中向內流動。他們對能量流與磁場線方向之間的聯繫充滿信心，關於能量流來自黑洞的預測將隨著仍處於理論階段的”下一代”事件視界望遠鏡的發射而得到驗證。

過去一年半以來，世界各地的黑洞研究人員一直在為未來的儀器提出規格建議，四位研究人員在他們的論文中強調，他們還沒有最終證明黑洞的自旋”真正為銀河系外噴流提供了動力”，儘管證據肯定傾向於這個方向。儘管他們的模型所顯示的能量水平與噴流所需的能量相稱，但他們不能排除噴流由黑洞外的旋轉等離子體提供動力的可能性。”我認為黑洞極有可能為噴流提供動力，但我們無法證明這一點，”Lupsasca說。”目前還不能。”

編譯來源：ScitechDaily