科学家在超大质量黑洞附近观察到磁结构

一个国际天文学家团队使用事件视界望远镜（Event Horizon Telescope）测量了黑洞周围称为极化的磁场特征。偏振是光和无线电波中电场的方向，它可以表明磁场的存在和排列。事件视界望远镜是一个由八个射电望远镜组成的集合，包括智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）。

EHT偏振测量工作组协调员、荷兰拉德堡德大学副教授Monika Mościbrodzka说：“我们现在看到了下一个关键证据，以了解黑洞周围的磁场是如何表现的，以及这个非常紧凑的空间区域的活动如何能够驱动强大的喷流。”

用EHT和ALMA拍摄的新图像使科学家能够绘制M87黑洞边缘附近的磁场线。这个黑洞也是有史以来第一次被成像–由EHT在2019年拍摄。那张图像显示了一个明亮的环状结构，中间有一个黑暗的区域–黑洞的阴影。最新的图像是解释距离地球5000万光年的M87如何从其核心发射高能射流的一个关键。

位于M87中心的黑洞的质量是太阳的60多亿倍。被吸入的物质形成了一个旋转的圆盘–称为吸积盘–紧紧围绕着黑洞运行。盘中的大部分物质落入黑洞中，但周围的一些粒子却逃了出来，以近乎光速的速度喷射到太空中。

美国普林斯顿理论科学中心和普林斯顿引力计划的NASA哈勃研究员Andrew Chael说：“新发表的偏振图像是理解磁场如何让黑洞‘吞噬’物质并发射强大喷流的关键。”

科学家们将显示黑洞外磁场结构的新图像与基于不同理论模型的计算机模拟进行了比较。他们发现，只有以强磁化气体为特征的模型才能解释他们在事件视界望远镜中看到的情况。

“观察结果表明，黑洞边缘的磁场足够强大，可以反推热气体，帮助它抵抗重力的拉扯。”科罗拉多大学博尔德分校副教授、EHT理论工作组协调员Jason Dexter解释说：“只有滑过磁场的气体才能向内旋转到事件视界。”

为了进行新的观测，科学家们将世界各地的八个望远镜–包括ALMA–连接起来，以创建一个虚拟的地球大小的望远镜，即EHT。该计划将望远镜的角分辨率提升至足以观测事件视界尺度结构的程度。这种分辨率使研究小组能够直接观察到黑洞的阴影和它周围的光环，新的图像清楚地显示出该光环被磁化。这些结果发表在EHT合作的《天体物理学杂志通讯》的两篇论文中。这项研究涉及来自全球多个组织和大学的300多名研究人员。

第三篇论文也发表在《天体物理学杂志快报》的同一卷上，基于来自ALMA的数据，由荷兰拉德堡德大学和莱顿天文台的科学家Ciriaco Goddi领导。

Goddi说：“来自EHT和ALMA的综合信息使科学家们能够研究从事件视界附近到远远超出星系核心的磁场的作用，沿着其强大的喷流延伸数千光年。”