地平线事件望远镜的惊人新发现：运动中的M87黑洞

左图：2018 年和 2017 年观测活动中拍摄的 M87* 的 EHT 图像。 中间： 两个不同时间的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟图像示例。 右图： 同样的模拟快照，为了与 EHT 的观测分辨率相匹配而进行了模糊处理。 资料来源：EHT 合作项目

黑洞动力学

事件地平线望远镜（EHT）合作组织利用2017年和2018年的观测数据，对位于星系Messier 87（即M87*）中心的超大质量黑洞提出了新的见解。 这项研究通过分析多年来的数据和利用大幅扩充的图像模拟库（现在又增加了12万多张图像），将黑洞研究向前推进了一步。

研究证实，M87*的旋转轴指向远离地球的方向，并强调了湍流在黑洞吸积盘（黑洞周围的漩涡气体）中的作用。 这种湍流是理解为什么黑洞环最亮的部分在2017年和2018年之间出现移动的关键。 这些发现发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）上，是我们对黑洞行为和动力学理解的重大进步。

在发布有史以来第一张黑洞图像六年之后，EHT团队继续完善对M87*的分析，为事件视界周围的等离子体提供了新的视角。 通过结合不同年份的观测数据，研究人员正在揭示黑洞附近复杂环境的新细节，从而揭示黑洞不断演变的本质。

理论认识的进步

这项研究标志着我们在理解黑洞及其环境的极端过程方面取得了重大飞跃，为宇宙中一些最神秘的现象提供了全新的理论见解。

"黑洞吸积环境是湍流和动态的。 由于我们可以将2017年和2018年的观测结果视为独立的测量结果，因此我们可以以全新的视角来约束黑洞周围的环境，"台湾师范大学助理教授蒲弘毅说。"这项工作凸显了观测黑洞环境随时间演变的变革潜力。"

预测验证与未来展望

2018 年的观测结果证实了 2017 年首次捕捉到的发光环的存在，其直径约为 43 微微阿秒--符合 65 亿太阳质量黑洞阴影的理论预测。 值得注意的是，光环最亮的区域逆时针偏移了30度。

"最亮区域的移动是黑洞周围吸积盘湍流的自然结果，"伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校博士生 Abhishek Joshi 解释说。"在我们最初对2017年观测结果的理论解释中，我们预测最亮区域很可能会逆时针方向移动。 我们非常高兴地看到，2018年的观测结果证实了这一预测！"

利用增强数据加深理解

事实上，环的底部仍然是最亮的，这告诉了我们很多关于黑洞自旋方向的信息。 康塞普西翁大学的博士后研究员比迪莎-班迪奥帕德亚（Bidisha Bandyopadhyay）补充道："2018年最亮区域的位置也加强了我们之前在2017年观测中对黑洞方位的解释：黑洞的旋转轴指向远离地球的方向！"

利用新开发的大量超级计算机生成的图像库（比用于解释2017年观测数据的图像库大三倍），研究小组利用2017年和2018年的观测数据对吸积模型进行了评估。

当气体从远处旋入黑洞时，它既可能沿着黑洞旋转的方向流动，也可能朝着相反的方向流动。 阿姆斯特丹大学博士生莱昂-索萨潘塔-萨拉斯（León Sosapanta Salas）解释说："我们发现，由于湍流变率相对较高，后一种情况更有可能与多年观测结果相吻合。对M87以后年份（2021年和2022年）的EHT数据的分析已经在进行中，有望提供更有力的统计约束，更深入地了解M87黑洞周围湍流的性质。"

编译自/ScitechDaily