人類首次“看見”的那個黑洞，觀測數據向全世界公開

　　黑洞多波段“指紋”被成功捕獲

　　昨天，全球19臺望遠鏡（陣）對M87星系中央超大質量黑洞（首張黑洞照片主角）的觀測數據向全世界公開。

　　發表在《天體物理學雜志通訊》的這些數據，將極大地加深對這個黑洞中央引擎及其系統的理解，并提升對愛因斯坦廣義相對論的檢驗。這是迄今為止對超大質量黑洞及其噴流的頻率覆蓋最廣的同步觀測。

　　中國科學院上海天文臺研究員沈志強領銜天馬望遠鏡團隊，參加了2021年3月至5月的事件視界望遠鏡（EHT）同步多波段VLBI國際聯測及后續數據分析等工作，做出了“上海貢獻”。

　　為黑洞成像流量校準做出貢獻

　　2021年4月，科學家發布了有史以來第一張黑洞照片。這一卓越成就是通過事件視界望遠鏡于2021年4月對M87星系中心超大質量黑洞的觀測獲得的。

　　這僅僅是這個科學故事的開始?！癕87黑洞太神奇了，它噴流的輻射覆蓋了整個電磁波譜，從無線電波到可見光再到伽馬射線?！鄙虾Ｌ煳呐_副研究員江悟說，對每個黑洞而言，其在各電磁波段的輻射特征各不相同。通過收集這些輻射的“指紋”可以加深人們對黑洞性質的了解，但面臨的一個挑戰是這些不同頻率的輻射特征往往是隨著時間變化的。

　　因此，全球科學家通過協調包括地面和空間最先進的望遠鏡，在對M87的事件視界望遠鏡觀測期間同步收集到了整個電磁波譜范圍內的輻射，這是迄今為止對超大質量黑洞及其噴流的頻率覆蓋最廣的同步觀測。

　　上海天馬望遠鏡參與了2021年5月9日的歐洲VLBI網（EVN）170mm觀測，并貢獻了最高分辨率基線。同時，作為東亞地區靈敏度最高的長毫米波射電望遠鏡，天馬望遠鏡全程參與了2021年3月至5月期間東亞VLBI網（EAVN）在13mm和7mm對M87共16次事件視界望遠鏡協同觀測，有效接收面積大于其他毫米波VLBI臺站的總和，把東亞VLBI網成圖質量提高了50%，為M87黑洞成像的流量校準做出了貢獻。這也是國內射電望遠鏡在7mm工作波長首次成功參加國際VLBI聯合觀測。

　　數據有助于充分理解黑洞照片

　　向全世界公開的M87黑洞觀測數據可以用來做什么呢？

　　“這些新數據有助于充分理解首張黑洞的照片?！鄙蛑緩娧芯繂T說。研究結果表明，當時M87超大質量黑洞周圍物質產生的輻射強度處于有觀測記錄以來最低水平，這為看黑洞的“陰影”提供了理想條件。

　　這些新數據也將有助于解決最具挑戰性的問題?！翱茖W家計劃使用這些數據來改進2021年黑洞圖像對愛因斯坦廣義相對論的檢驗?！鄙虾Ｌ煳呐_博士后趙杉杉說。

　　“今天發布的數據還部分解決了宇宙線的起源問題?！鄙蛑緩娬f。宇宙線是不斷轟擊地球的高能粒子，它們的能量比地球上最強大的大型強子對撞機產生的能量還要高一百萬倍。宇宙線最有可能起源于此次發布的圖像上顯示的黑洞噴流，但這些高能粒子是在哪里被加速的，仍有許多疑問。黑洞周圍熱氣體中的粒子相互碰撞會產生宇宙線，其中最高能波段的伽馬射線可以用來推斷粒子加速的區域。最新研究表明，至少2021年的觀測數據支持這些伽馬射線不是在事件視界附近產生的。解決這一爭論的關鍵是將其與2021年的數據以及本月正在觀測采集的新數據進行比較。

　　事件視界望遠鏡觀測再次進行

　　來自32個國家或地區近200個科研機構的760名科學家和工程師組成的團隊，使用19臺望遠鏡（陣），參與了此次觀測。每臺望遠鏡都為距離地球約5500萬光年的M87黑洞提供了有關其物理行為和影響的獨特信息。

　　這些觀測數據與當前和未來的事件視界望遠鏡觀測相結合，可以讓科學家對天體物理學的一些最重要和最具挑戰性的研究領域進行分析。

　　阿姆斯特丹大學的合作者塞拉·馬爾科夫說：“粒子的加速機制是我們理解黑洞照片和噴流的關鍵。噴流將黑洞釋放的能量運送到遠比宿主星系尺度還要大許多的地方，就像一根巨大的能量傳送帶。這些數據將幫助我們估算攜帶的能量以及黑洞的噴流對其環境的反饋?！?/p>

　　這批新數據的公開恰逢事件視界望遠鏡的2021年觀測，這還是自2021年以來的首次觀測。2021年，原本計劃的觀測由于突如其來的新冠疫情而被迫取消，而2021年的觀測則由于未曾預料的技術問題和惡劣的天氣原因被迫叫停。從本月上周開始，天文學家再一次用6天開展對M87黑洞、銀河系中心超大質量黑洞（Sgr A*）以及另外若干遙遠黑洞的事件視界望遠鏡觀測。與2021年相比，該陣列新增了3臺望遠鏡——格陵蘭望遠鏡、基特峰12米望遠鏡和北方擴展毫米波陣列。耶魯大學的合作者米斯拉夫·巴洛科維奇說：“許多新的令人興奮的結果將露出端倪?！?/p>