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M87*黑洞新图像证实爱因斯坦广义相对论预言

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本报讯（见习记者江庆龄）事件视界望远镜（EHT）合作组发布了M87星系中心超大质量黑洞（即M87*）的新图像，揭示了黑洞附近偏振辐射随时间的演化，并首次在EHT数据中发现了连接黑洞环状结构与喷流底部的延伸辐射的迹象，为人们理解黑洞周围极端环境下的物理过程提供了新视角。相关研究9月16日发表于《天文学与天体物理学》。

M87星系距地球约5500万光年，其中心黑洞质量是太阳的60亿倍以上。EHT是由全球射电望远镜联合组网的“地球般大小的望远镜”，2019年发布的首张黑洞照片拍摄于2017年，其偏振结果于2021年公布。值得一提的是，2021年的观测新增了两部望远镜，即美国亚利桑那基特峰望远镜和法国NOEMA阵列，显著提升了EHT的灵敏度和成像清晰度。由此，合作组首次成功约束了M87星系相对论喷流底部的辐射方向——这类喷流正以接近光速的速度远离黑洞。

研究发现，2017年至2021年间，M87星系中心超大质量黑洞的偏振方向发生翻转，2017年磁场分布由里向外呈逆时针方向，2018年相对稳定，而到2021年则完全反转成顺时针方向。合作组分析推测，这种偏振旋转方向的明显变化可能源于内部磁结构与外部效应的共同作用。偏振的演化反映出黑洞周围湍动不止的环境，而其中的磁场在物质落入黑洞方式以及黑洞向外释放能量机制方面发挥着关键作用。这一发现挑战了现有模型，也说明在事件视界附近还存在许多学界尚未理解的事情。

研究共同负责人、美国哈佛-史密森尼天体物理中心的Paul Tiede指出，M87星系中心超大质量黑洞环的大小在4年内保持一致，证实了爱因斯坦广义相对论预言的黑洞阴影，其偏振模式却发生了显著变化。这表明，事件视界附近磁化等离子体远非静止不变，而是时刻变化且极其复杂的，正在逼近现有理论模型的极限。

最新发现为解答宇宙极端现象的形成机制提供了至关重要的一块拼图。