我們見過的第一個(gè)黑洞正在做一些前所未見的事情

拍攝的宇宙圖像最上鏡的黑洞隨著時(shí)間的推移，其磁場(chǎng)中出現(xiàn)了奇怪而令人興奮的變化。

利用 2017 年、2018 年和 2021 年使用事件視界望遠(yuǎn)鏡獲得的觀測(cè)結(jié)果，科學(xué)家們繪制了 M87* 磁場(chǎng)偏振的變化圖，表明，雖然黑洞它本身是穩(wěn)定的，在其事件視界之外有狂野而動(dòng)態(tài)的宇宙天氣肆虐。

事實(shí)上，在 2017 年至 2021 年間，磁場(chǎng)完全顛倒了方向——這是黑洞周圍環(huán)境中首次出現(xiàn)這種變化。這些結(jié)果可以幫助我們了解這些宇宙龐然大物是如何進(jìn)食的，以及它們向星際空間發(fā)射的極端噴流的動(dòng)力是什么。

相關(guān)：天文學(xué)家目睹超大質(zhì)量黑洞以 99% 的光速發(fā)射噴流

M87* 是位于 5500 萬光年外星系中的一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的 65 億倍。作為事件視界合作對(duì)超大質(zhì)量黑洞進(jìn)行成像任務(wù)的第一個(gè)主題，該天體已成為研究最多的超大質(zhì)量黑洞之一黑洞在整個(gè)宇宙中。

由于第一張標(biāo)志性圖像于 2019 年發(fā)布，合作繼續(xù)觀察M87*，收集數(shù)據(jù)跨越歲月跟蹤在黑洞邊緣周圍旋轉(zhuǎn)的熱物質(zhì)質(zhì)量的任何變化。這包括迄今為止對(duì)噴氣式飛機(jī)發(fā)射地點(diǎn)的最佳觀測(cè)活躍黑洞的兩極.

“像 M87 中的噴流在塑造其宿主星系的演化方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，”天文學(xué)家愛德華多·羅解釋道德國(guó)馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的 s?！巴ㄟ^調(diào)節(jié)恒星的形成和在很遠(yuǎn)的距離上分配能量，它們影響著宇宙尺度上物質(zhì)的生命周期?！?/p>

黑洞的磁場(chǎng)被認(rèn)為在產(chǎn)生其噴流中起著關(guān)鍵作用。當(dāng)物質(zhì)在黑洞附近旋轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)在赤道周圍排列成一個(gè)圓盤。然而，并非所有來自圓盤內(nèi)緣的材料最終都會(huì)被遺忘，再也看不到了。

根據(jù)理論，有些是沿著黑洞事件視界周圍的磁力線轉(zhuǎn)移的。它被加速到兩極，然后從那里以極快的速度發(fā)射到太空中，接近真空中的光。這些噴氣機(jī)沖破太空長(zhǎng)達(dá)數(shù)百萬光年.

為了幫助了解這些噴流如何在靠近黑洞的瘋狂環(huán)境中形成，事件視界望遠(yuǎn)鏡合作拍攝了一系列跨越多年的 M87* 圖像，并仔細(xì)研究了它們，以繪制黑洞周圍物質(zhì)的變化圖。

光的偏振是一個(gè)特別的焦點(diǎn)。當(dāng)光穿過強(qiáng)磁化環(huán)境時(shí)，其波的方向可以變得有組織和對(duì)齊。盡管 M87* 的圖像似乎不會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生太大變化，但一旦偏振數(shù)據(jù)疊加，就會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)劇烈的變化。

2017 年，磁場(chǎng)似乎順時(shí)針螺旋。到 2018 年，它們逆時(shí)針移動(dòng)并似乎穩(wěn)定下來。到 2021 年，它們似乎呈逆時(shí)針方向螺旋式上升。這些結(jié)果表明，M87* 周圍的磁場(chǎng)在非常短的宇宙時(shí)間尺度上發(fā)生了顯著變化，而黑洞本身保持不變。

“值得注意的是，雖然環(huán)的大小多年來一直保持一致——證實(shí)了愛因斯坦理論預(yù)測(cè)的黑洞陰影——但偏振模式發(fā)生了顯著變化，”天文學(xué)家保羅·蒂德說哈佛大學(xué)和史密森尼天體物理學(xué)中心。

“這告訴我們，在事件視界附近旋轉(zhuǎn)的磁化等離子體遠(yuǎn)非靜態(tài)的;它是動(dòng)態(tài)的和復(fù)雜的，將我們的理論模型推向了極限。

新結(jié)果揭示了一個(gè)動(dòng)態(tài)、湍流、不斷變化的環(huán)境，展示了超大質(zhì)量黑洞的狂野磁場(chǎng)如何幫助引導(dǎo)物質(zhì)流動(dòng)——有些超出事件視界，有些以巨型噴流的形式被拋入太空。

未來的觀測(cè)將建立在這些發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，為了解 M87* 迷人的磁環(huán)境提供更深刻的見解。

“事件視界望遠(yuǎn)鏡開創(chuàng)了時(shí)域黑洞天體物理學(xué)的新領(lǐng)域，計(jì)劃在 2026 年 3 月和 4 月進(jìn)行一系列雄心勃勃的快速觀測(cè)，”天文學(xué)家雷莫·蒂拉努斯說亞利桑那大學(xué)管家天文臺(tái)的。

“我們很高興能準(zhǔn)備拍攝 M87* 的第一部電影，自從第一張黑洞圖像以來，它就一直在我們的愿望清單上?！?/p>

該研究已發(fā)表在天文學(xué)與天體物理學(xué).

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