事件地平線望遠鏡（EHT）因首次捕捉到黑洞影像而聞名於世，現在它將揭開另一個宇宙之謎：黑洞如何向太空發射強大的噴流。瑞典加爾默斯理工大學的安妮-卡特琳-巴茨科（Anne-Kathrin Baczko）領導的研究小組證明，EHT可以捕捉到星系NGC 1052中一個超大質量黑洞及其噴流的詳細圖像。 他們利用相互連接的電波望遠鏡進行的測量也證實了黑洞邊緣附近存在強磁場。

NGC 1052星系的噴流和隱藏中心。 在這張藝術家的印象圖中，我們正接近NGC 1052星系的中心。 在氣體和塵埃雲（橘色顯示）的背後，是星系中央的超大質量黑洞。 兩股高能量粒子噴流（如藍色所示）是由黑洞發射的，但沒有人知道是如何發射的。 射電望遠鏡可以透過雲層看到星系的中心。 圖片來源：查爾默斯理工大學、3dVision、約翰-伯農維爾、安妮-卡特琳-巴茨科

推動這項研究的核心問題是超大質量黑洞如何以接近光速的速度向太空噴射出巨大的高能量粒子流–即所謂的噴流。 科學家透過對距離地球6000萬光年的NGC 1052的核心進行詳細觀測，更接近回答這個問題。

透過協調多個射電望遠鏡的數據，研究人員對這個星系及其超大質量黑洞的內部運作有了新的認識。 他們的研究成果今天（2024 年12 月17 日）發表在科學期刊《天文學與天文物理學》（Astronomy & Astrophysics）。

在這張藝術家印象圖中，我們正接近位於NGC 1052星系中心的超大質量黑洞。 在這裡，物質在落入黑洞之前會聚集在一個旋轉的圓盤中，磁場的形成可能會幫助星系發射出強大的噴流。 圖片來源：查爾默斯理工大學、3dVision、約翰-伯農維爾、安妮-卡特琳-巴茨科

這項工作由查爾莫斯理工大學翁薩拉空間天文台的天文學家安妮-卡特琳-巴茨科（Anne-Kathrin Baczko）領導。她說：”這個星系的中心NGC 1052 是一個很有希望用事件地平線望遠鏡成像的目標，但它很暗淡、複雜，比我們迄今為止嘗試過的所有其他來源都更具挑戰性。”

該星係有一個超大質量黑洞，它是兩個強大噴流的源頭，噴流向外延伸數千光年，穿越太空。

NGC 1052（右下）是一個橢圓星系，距離地球約6000 萬光年，位於鯨魚座，在可見光下可以看到它與鄰近的螺旋星系NGC 1042（右下），以及銀河系中的許多暗星。這張影像是根據數位化巡天2 的部分影像製作的。 圖片來源：歐空局/哈伯、美國國家航空暨太空總署、數位化巡天2；致謝： Davide de Martin

團隊成員、德國波昂馬克斯-普朗克射電天文學研究所天文學家愛德華多-羅斯（Eduardo Ros）說：”我們不僅要研究黑洞本身，還要研究從地球上看到的黑洞東西兩側噴流的起源。

研究小組僅使用了EHT 全球網路中的五台望遠鏡（包括位於智利的ALMA（阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列））進行了測量，這種配置可以對黑洞未來的觀測潛力做出最佳估計，並輔以其他望遠鏡的測量。

” 對於這樣一個微弱而未知的目標，我們不確定能否獲得任何數據。 但我們的策略成功了，這主要歸功於ALMA 的靈敏度和許多其他望遠鏡提供的補充數據，”Anne-Kathrin Baczko 說。

科學家現在確信，由於兩個新的關鍵訊息，未來成功成像是有可能的： 黑洞周圍發出的電波頻率恰到好處，確保可以被EHT 測量到。

形成噴流的區域的大小與M 87* 的環的大小相似–大到足以用EHT 以最大功率進行成像。

安妮-卡特琳-巴茨科。 資料來源：查爾默斯理工大學

根據測量結果，科學家也估算出了黑洞事件視界附近的磁場強度。 磁場強度為2.6 特斯拉，大約是地球磁場強度的400 倍。 這與先前對這個星系的估計一致。

馬蒂亞斯-卡德勒說：”這是一個如此強大的磁場，我們認為它很可能可以阻止物質落入黑洞。這反過來又有助於啟動銀河系的兩個噴流。”

儘管這個射電源是如此具有挑戰性，但隨著射電天文學家們為新一代望遠鏡網路（如美國國家天文台的下一代甚大陣列和下一代事件地平線望遠鏡）做準備，未來的前景還是一片光明。

“我們的測量結果讓我們更清楚地了解到銀河系最內層中心在不同波長下是如何發光的。它的光譜在一毫米左右的波長處非常明亮，我們現在可以在這裡拍攝到最清晰的圖像。 ” 研究小組成員、德國維爾茨堡大學天文學家馬蒂亞斯-卡德勒（Matthias Kadler）說：”它在稍長波長處更亮，這使它成為下一代射電望遠鏡的主要目標。

Anne-Kathrin Baczko（瑞典查爾姆斯理工大學）與286位合著者的研究論文《NGC 1052中的假定中心》今天（12月17日）發表在《天文學與天文物理學》（Astronomy & Astrophysics）雜誌上。

編譯自/ ScitechDaily