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編譯：楊伯順
審閱：牧夫天文校對組
美編：毫秒
後臺：庫特莉亞夫卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳
震驚！黑洞竟也有三千煩惱絲
話說兩年前，人類史上第一張揭示黑洞真容的照片橫空出世。EHT（事件視界望遠鏡，Event Horizon Telescope）團隊聯合了全球八家天文臺，組成了一個口徑等效於地球大小的虛擬望遠鏡，耗時多年終於揭示了距地球5500萬光年的M87星系中心超大質量黑洞的“真容”。那張圖片中最引人注意的，是黑洞附近的亮環結構。科學家認為，它是“
黑洞附近強大引力導致的熱氣旋
”所產生的發射物。最近，這個團隊又做出了新的突破：他們利用資料合成了一張具有更多細節的黑洞影象，發現黑洞周圍的亮環原來是一道道明亮的光絲。
黑洞新照片
Credit：EHT
乍一看，這張新影象還像是一個甜甜圈。但只要你稍微用心，便能看到它如同用了飄柔一般絲滑的長髮。實在沒有想到，作為宇宙巨獸一般的可怕存在，也會擁有三千煩惱絲啊。其實，這次的黑洞新頭像並非由新觀測資料合成，而是來自於舊觀測中的
偏振光資料
。原來，2019年科學家釋出了黑洞影象之後，又繼續研究這批資料，結果發現，圍繞在M87黑洞周圍的相當一部分光是偏振光。
當光穿越某種特定濾光片，例如偏振太陽鏡的鏡片時，或者當它射入某種高溫磁場區域時，就會發生偏振作用。正如偏振太陽鏡能夠減弱陽光的反射與炫光，使人看清太陽的輪廓一樣，透過光受到的偏振作用，科學家能夠看到更清晰的黑洞影像。不僅如此，透過光的偏振過程，他們還能夠繪製出黑洞邊緣的磁場線。
因此，這次釋出的黑洞影象是一個重要的里程碑。偏振光攜帶了一些非常關鍵的資訊，能夠幫助人類透過2019年的高糊黑洞影象，探索黑洞背後的物理機制。當然，完全解讀這張偏振光黑洞影象，可能還需要耗費數年的時間。
偏振光下M87星系的噴流，長6000光年
Credit：ALMA （ESO/NAOJ/NRAO）， Goddi et al。
長期以來，黑洞最吸引人的謎團之一，是它既能如饕餮一般吞食物質，又能釋放出強大的高能噴流。M87星系中央的高能噴流噴射出的範圍至少也有5000光年，這也是這個星系最神秘的特徵之一。大多數圍繞在黑洞周圍的物質都落入了黑洞，但仍有少數粒子逃出生天並被噴射到了遙遠的宇宙深處。
天文學家們曾對此百思不得其解，他們構建了許多模型來解釋黑洞周圍的物質活動方式，但仍舊不能確切理解這股比星系還要大的噴流是如何在黑洞中央發射的。但隨著EHT黑洞新影象的問世，他們第一次看到了黑洞的表面，這個物質流入以及射出的地方。
新影象展示了黑洞表面的磁場結構。觀測顯示這裡的
磁場足夠強大
，能夠抵抗黑洞的強大吸引力，強行虎口奪食，挽救高溫氣體。只有那些能夠穿越磁場的氣體，才會盤旋著滑入黑洞的腹中。
M87星系
Credit： ESO
M87星系是一個巨大的橢圓星系。距離地球5500萬光年，位於室女座。它是附近宇宙空間中最大的星系之一，質量是銀河系的兩倍，恆星數量更是銀河系的十倍。想要透過如此龐大的星系看到它中央的黑洞，實在不太容易。EHT團隊聯合了全球八家望遠鏡，包括位於南半球的阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡（ALMA）以及阿塔卡瑪探路者實驗望遠鏡（APEX），組成了一個相當於地球直徑的虛擬望遠鏡——事件視界望遠鏡（EHT），它取得的解析度足以測量月球表面一張信用卡的長度。
黑洞的邊界跨越400億公里，但在地球上看僅有40弧微分，就像在月球表面觀察地球上的一張信用卡。
Credit：EHT團隊
位於南半球的這兩座望遠鏡大大拓展了EHT網路的地理跨度，從而大幅提高了影象質量。擁有66根天線的阿塔卡瑪陣列望遠鏡在偏振光的收集工作中起主導作用，而探路者實驗望遠鏡也起著舉足輕重的作用。
M87黑洞 藝術想象圖
Credit： ESO/M。 Kornmesser
隨著望遠鏡團隊的技術升級，以及新天文臺的加盟，EHT專案本身也在快速發展，我們希望在不久的將來，EHT的觀測能夠描繪出更精確的黑洞磁場結構，為我們揭開黑洞的神秘面紗。
當伽利略第一次以自制的小型望遠鏡指向太空時，他一定想不到幾百年後人類能擁有星球級望遠鏡的能力。或許，隨著人類走向月球、火星以及帶外行星，我們還能建立一個跨越太陽系的望遠鏡陣列，構建一個星系級別口徑的望遠鏡，那時候，人類或許能夠窺見宇宙中最遙遠的星塵，望見時空深處的原初宇宙。但真正的“天眼”，不是一座強大的望遠鏡那麼簡單，而是人類對未知空間的好奇心。它，永無止境。
參考資料
1。https：//scitechdaily。com/event-horizon-telescope-images-magnetic-fields-at-the-edge-of-m87s-supermassive-black-hole/
2。https：//www。npr。org/2021/03/24/980896706/stunning-new-image-of-black-hole-reveals-surrounding-magnetic-fields
牧夫新媒體編輯部
『天文溼刻』 牧夫出品
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探索觸鬚星系
影像提供與版權： Bernard Miller
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