使用地平線事件望遠鏡的研究人員大大推進了我們對位於M87中心的超大質量黑洞的了解，揭示了有關其旋轉和周圍湍流氣體的新細節。透過比較2017年和2018年的觀測數據，他們證實了預測，並加深了對黑洞動態環境的了解，為未來透過持續分析更多最新數據發現黑洞鋪平了道路。

左圖：2018 年和2017 年觀測活動中拍攝的M87* 的EHT 影像。 中： 兩個不同時間的廣義相對論磁流體動力學（GRMHD）模擬影像範例。 右圖： 同樣的模擬快照，為了與EHT 的觀測解析度相符而進行了模糊處理。 資料來源：EHT 合作項目

黑洞動力學

事件地平線望遠鏡（EHT）合作組織利用2017年和2018年的觀測數據，對位於星系Messier 87（即M87*）中心的超大質量黑洞提出了新的見解。 這項研究透過分析多年來的數據和利用大幅擴充的圖像模擬庫（現在又增加了12萬多張圖像），將黑洞研究向前推進了一步。

研究證實，M87*的旋轉軸指向遠離地球的方向，並強調了湍流在黑洞吸積盤（黑洞周圍的漩渦氣體）中的作用。 這種湍流是理解為什麼黑洞環最亮的部分會在2017年和2018年之間出現移動的關鍵。 這些發現發表在《天文學與天體物理學》（Astronomy & Astrophysics）上，是我們對黑洞行為和動力學理解的重大進展。

在發布有史以來第一張黑洞影像六年之後，EHT團隊繼續完善對M87*的分析，為事件視界周圍的等離子體提供了新的視角。 透過結合不同年份的觀測數據，研究人員正在揭示黑洞附近複雜環境的新細節，從而揭示黑洞不斷演變的本質。

理論認識的進步

這項研究標誌著我們在理解黑洞及其環境的極端過程方面取得了重大飛躍，為宇宙中一些最神秘的現象提供了全新的理論見解。

” 黑洞吸積環境是湍流和動態的。由於我們可以將2017年和2018年的觀測結果視為獨立的測量結果，因此我們可以以全新的視角來約束黑洞周圍的環境，”台灣師範大學助理教授蒲弘毅說。 “這項工作凸顯了觀測黑洞環境隨時間演變的變革潛力。”

預測驗證與未來展望

2018 年的觀測結果證實了2017 年首次捕捉到的發光環的存在，其直徑約為43 微微阿秒–符合65 億太陽質量黑洞陰影的理論預測。 值得注意的是，光環最亮的區域逆時針偏移了30度。

“最亮區域的移動是黑洞周圍吸積盤湍流的自然結果，”伊利諾大學厄巴納-香檳分校博士生Abhishek Joshi 解釋。 “在我們最初對2017年觀測結果的理論解釋中，我們預測最亮區域很可能會逆時針方向移動。我們非常高興地看到，2018年的觀測結果證實了這一預測！”

利用增強數據加深理解

事實上，環的底部仍然是最亮的，這告訴了我們很多關於黑洞自旋方向的資訊。 康塞普西翁大學的博士後研究員比迪莎-班迪奧帕德亞（Bidisha Bandyopadhyay）補充道：”2018年最亮區域的位置也加強了我們之前在2017年觀測中對黑洞方位的解釋：黑洞的旋轉軸指向遠離地球的方向！”

利用新開發的大量超級電腦生成的影像庫（比用於解釋2017年觀測資料的影像庫大三倍），研究小組利用2017年和2018年的觀測資料對吸積模型進行了評估。

當氣體從遠處旋入黑洞時，它既可能沿著黑洞旋轉的方向流動，也可能朝著相反的方向流動。 阿姆斯特丹大學博士生萊昂-索薩潘塔-薩拉斯（León Sosapanta Salas）解釋說：”我們發現，由於湍流變率相對較高，後一種情況更有可能與多年觀測結果相吻合。對M87以後年份（2021年和2022年）的EHT數據的分析已經在進行中，有望提供更強湍流的統計性質，更深入的統計性質。

編譯自/ ScitechDaily