位于宇宙深处约5500万光年外的M87星系中心,隐藏着一个重量超过太阳六十亿倍的超大质量黑洞 - - M87*。自2019年事件视界望远镜(Event Horizon Telescope,简称EHT)首次发布该黑洞阴影的历史性图像以来,科学界一直紧密关注其周围磁场和物质运动的最新动态。2025年9月,EHT团队发布了新一批高分辨率极化图像,揭示了一个令科学家大为震惊的现象:M87*周围的磁场极化方向在几年间出现了显著的翻转。 磁场极化指的是光波的振动方向具有一定规律性,这种特性能够反映出黑洞周围磁场结构和物质运动状态。根据EHT的观测数据,2017年时,M87*周围的磁场极化呈现螺旋状,方向相对稳定。到了2018年,这种磁场结构似乎逐渐稳定下来。
然而,令人意外的是到了2021年,极化方向甚至发生了翻转,磁场的螺旋方向完全相反,这在此前的理论模型中是难以预测的。 这一发现表明,极大引力场和磁力线纠缠的黑洞周边环境远非静态,磁化等离子体随时间展现出动态且复杂的演变。黑洞吸积盘中的热等离子体在磁场的影响下,不断产生湍流和周期性的磁场重组过程。极化方向的翻转现象,可能反映了黑洞与吸积物质之间能量和角动量交换机制的多样性,以及磁场自身不稳定性所带来的后果。 研究团队指出,极化变化除了磁场本身结构重组之外,也可能受到外界因素的影响,例如法拉第屏效应(Faraday screen),即周围物质对极化光的旋转效应。这种效应会影响观测到的极化方向,增加了解释该现象的难度。
此次观测成果的发布离不开EHT在硬件和算法上的持续升级。2021年,EHT阵列新增了美国亚利桑那州的基特峰望远镜和法国的NOEMA阵列,这两个新成员极大提升了望远镜的灵敏度和成像精度。此外,格陵兰望远镜及詹姆斯克拉克马克斯韦尔望远镜的技术改进,也为更高质量的观测数据提供了保障。 值得一提的是,这组数据首次确认了M87喷流的最初发射方向。喷流是黑洞边缘释放出来的高能粒子束,速度接近光速,长度可横跨整个星系。喷流不仅是黑洞活动的一大标志,还在星系演化过程中发挥着调节恒星形成率和分布能量的重要作用。
此次EHT新观测首次捕捉到了喷流基底的发射信号,为深入理解喷流产生和能量传递机制提供了有力证据。 EHT团队的科学家表示,黑洞阴影尺寸在多年内保持稳定,这验证了爱因斯坦广义相对论对强引力区域的预言。然而周围磁场极化模式的巨大变化,提示黑洞周边环境极为活跃,充满变化与能量交换。磁场对物质的吸积过程和喷流的发射起到了决定性作用,是解开黑洞高能物理现象的关键。 这项研究不仅激发了理论模型的更新,也为未来黑洞物理学的观测策略提供了宝贵参考。伴随着EHT技术不断完善和国际合作日益紧密,科学家期待在未来捕捉到更多黑洞周围极化和喷流演变的细节,为理解宇宙中最极端环境下的物理定律贡献力量。
总体来看,事件视界望远镜的最新成果标志着人类对黑洞极端环境认识的一大飞跃。随着观测数据的累积,科学界将逐步揭示黑洞吸积过程中的磁场演化规律,进一步促使黑洞喷流形成机制的理论突破。M87*的极化翻转现象提醒我们,宇宙的许多奥秘尚未解开,未来的每一次观测都可能带来颠覆性的新发现。 这场以跨洲际多个射电望远镜合作呈现的宏大科研工程,展示了现代天文学发展的先进水平和协同创新的力量。事件视界望远镜正朝着不仅描绘黑洞影像,更深入解码黑洞物理本质的科学观测台阶稳步前进。而M87*作为宇宙中的标杆性天体,其周边磁场和喷流的活跃起伏,将持续引领着全球天文学研究的最前沿。
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