人类首次“看见”的那个黑洞完成高精度“体检”

　　据新华社和中新网报道 人类首次“看见”的那个黑洞——M87黑洞有了谱指数图像。

　　7年多前全球合作获得人类首张黑洞照片的M87星系中心超大质量黑洞，最近由中国天文学家领衔取得一项重大突破性研究进展——相当于为黑洞开展一次高精度的“空间光谱体检”，研究团队获得人类首张空间分辨的黑洞事件视界尺度谱指数图像，助力学界从“看见黑洞”到“读懂黑洞”。

　　这项研究由中国科学院上海天文台科研人员领衔开展，相关论文7月20日发表在国际天文学期刊《天体物理学杂志通讯》。

　　首次获得黑洞事件视界尺度的

　　空间分辨谱指数分布

　　M87黑洞位于室女座M87星系中心，距离地球约5500万光年，质量约为太阳的65亿倍，首张“身份照”于2019年发布。多年来，上海天文台路如森研究员科研团队与国际同行紧密合作，持续对M87黑洞展开深入研究。

　　在最新研究中，他们利用2018年事件视界望远镜（EHT）和全球毫米波VLBI阵列（GMVA）获得的观测数据，对M87黑洞开展了双频联合谱指数成像研究。通过对1.3毫米和3.5毫米两个波段获得的黑洞视界尺度图像进行联合分析，首次获得黑洞事件视界尺度的空间分辨谱指数分布，并揭示了谱指数随与黑洞中心距离变化的规律。

　　研究结果显示，黑洞周围辐射性质会随着与黑洞中心距离的变化而发生显著改变，这一特征直观地体现在谱指数的空间分布上。在靠近黑洞中心的区域，谱指数为正，表明该区域的辐射仍受到较强的同步辐射自吸收影响；随着距离增加，谱指数逐渐下降并由正转负，显示辐射逐渐过渡到光学较薄状态。

　　尤为重要的是，这一转变发生在距离黑洞中心约30微角秒的位置，与3.5毫米波段观测到的环状结构尺度一致。这表明，黑洞图像中的环状结构不仅反映了辐射形态，还与视界附近等离子体的辐射状态密切相关，为理解黑洞吸积流、喷流以及视界尺度辐射过程提供了新的观测约束。

　　推动黑洞研究

　　从“看见黑洞”迈向“读懂黑洞”

　　“谱指数反映了黑洞周围物质在不同观测频率下的辐射特性，是理解黑洞附近辐射机制的重要线索。”路如森介绍说，此前发布的单一频率的图像，主要反映黑洞周围辐射的空间结构。只有将不同频率的观测结果结合起来，才能进一步解析辐射背后的物理性质，揭示黑洞附近等离子体的状态及其辐射机制，推动黑洞研究从“看见黑洞”迈向“读懂黑洞”。

　　中国科学院上海天文台助理研究员赵杉杉认为，研究团队首次获得的M87黑洞事件视界尺度谱指数空间分布，定量揭示了黑洞周围辐射性质的径向变化规律。这使天文学家能够直接研究视界尺度等离子体状态随空间尺度的变化，并为理解吸积流与喷流形成过程提供新的线索。

　　随着毫米波甚长基线干涉测量技术的持续发展以及下一代观测设施的建设，多频、高灵敏度和时变观测能力将不断提升，后续科学家不仅能够更加精确地诊断黑洞附近等离子体的物理状态，还有望进一步追踪吸积流和喷流结构随时间的演化过程，从而推动黑洞研究从静态结构成像迈向动态物理诊断，更深入认识黑洞周围的极端物理环境。