首张黑洞全景照片出炉！黑洞阴影与喷流同时出镜

黑洞，是宇宙中最神秘的天体。它的引力是如此的强大，以至于任何东西一旦跨入它所掌控的范围，便再也无法挣脱，甚至连有着宇宙中的速度极限的光，也同样如此。

既然连光都无法逃逸，那是否意味着我们永远也无法“看见”黑洞的存在？是的，我们确实无法直接看见黑洞，但幸运的是，当光在经过黑洞附近时，会被黑洞的引力场偏折，从而产生可被拍摄到的黑洞阴影。而在一张最新的黑洞“全景”照中，我们不仅看到了黑洞阴影和周围发光的气体形成的明亮的环，还看见了向外喷射而出的外流。

今天我们就来讲一讲这张黑洞全景照的故事。

回到2019年4月，相信许多人都被一张“甜甜圈”照刷屏了。这张甜甜圈拍摄于2017年4月，是人类发布的第一张黑洞照片，显示的是位于距离我们5500光年之外的星系M87中心的超大质量黑洞。在照片中我们可以明显看到一个暗弱的中心区域，也就是黑洞的阴影，被明亮的环状结构包围。

我们之所以能够拍摄到如此遥远的黑洞，一是因为这个黑洞本身足够大，它的质量是太阳质量的65亿倍；二是因为科学家当时连接了位于全球各地的亚毫米望远镜，最后组成了一台分辨率相当于地球大小的虚拟望远镜，也就是“事件视界望远镜”。

尽管第一次看见黑洞照，引起了最大的轰动，但并不意味着关于黑洞的研究就停止了。相反，利用拍摄到的数据，天文学家正努力试图揭开更多与黑洞有关的谜题。

最近，有关M87中心黑洞的消息更是不断。第一个是美国的科学家们在在机器学习的帮助下，得到了更加清晰的黑洞照片。

在新的照片中，我们可以看到黑洞的阴影变大了，而周围的环变窄了。

紧接着，一项由中国科学院上海天文台的科学家们所领导并发布在《自然》杂志上的论文，再一次吸引了许多人的关注。在这项新研究中，研究人员发布了黑洞的全景照。

在这张全景照中，我们可以看到一个更厚且更蓬松的甜甜圈，比事件视界望远镜看到的甜甜圈要大50%左右。不仅如此，在这张图中我们还可以明显地看到三个分叉。这些分叉正是黑洞产生的向外物质喷流，它们是向外喷射的高速气体。这是第一次， 我们同时在一张图片中看到了黑洞的阴影和喷流。

这张全景照并不是由事件视界望远镜拍摄，而是另一台与事件视界望远镜差不多大小的虚拟望远镜，在2018年4月拍摄的。这台虚拟望远镜主要使用了全球毫米波甚长基线干涉测量阵列（GMVA），这一阵列连接了全球各地的14台射电望远镜。除了GMVA之外，这次拍摄还使用了位于北极格陵兰岛12米的格陵兰望远镜，以及位于智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）。值得一提的是，事件视界望远镜和此次的观测都使用到了ALMA望远镜，最主要的原因就是因为这个望远镜阵列的灵敏度很高。

或许你会好奇，为什么这次的观测会看到与事件视界望远镜不同的东西？最主要的原因是它们的观测波长不同。此次观测所接收的来自M87中心的射电波的波长为3.5毫米，而事件视界望远镜的观测波长为1.3毫米。在这个更长的波长下，就可以看到更多与喷流有关的细节。

过去，我们一直都知道喷流是从黑洞周围的区域喷射出去的，但一直没有搞清楚这究竟是怎么发生的。而此次的研究不仅有助于我们进一步理解喷流的确切形成机制，也将有助于我们理解围绕黑洞周围的旋转物质与喷流之间的相互关系。

未来，研究人员也希望能够进一步拍摄到黑洞周围气体运动的视频。

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者：苟利军

审核：部德福(中国科学院上海天文台 研究员)

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司