去年的一次全球聯合科學研究活動創造了歷史——第一張黑洞圖像初次面世。如今，我們又更進一步地拍攝到了特大質量黑洞噴流的圖像。

錢德拉X射線天文臺 M87星系核特寫 （NASA/CXC/維拉諾瓦大學/J·尼爾森）

圖源：sciencealert

特大質量黑洞的圖像（EHT合作組織） 圖源：eso

這個特大質量黑洞位於一顆光學劇變類星體3C 279的中心，距離地球大約50億光年。類星體是已知最亮的宇宙天體之一，在星系的核心位置存有龐大的黑洞。而在吸積盤內側靠近黑洞視界的地方，隨着氣體掉入黑洞會放出巨大的能量輻射。

最新發表的研究成果實際源於事件視界望遠鏡（EHT）合作組織在2017年4月進行的一次開創性的黑洞觀測行動。3C 279就是那次觀測的四個二級目標對象之一。今年，我們終於獲得了激動人心的成果。

我們知道，當物質被吸入特大質量黑洞時，物質周圍的氣體和塵埃會加速至臨近光速。由此，黑洞產生了相對論性噴流，這種噴流的粒子擁有已知宇宙中的最快速度。

半人馬射電源A 星系噴流和射電瓣延伸至中心區域外的圖片（圖源：nustar）

來自: NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al./MPIfR/ESO/WFI/APEX/A.Weiss et al.

M87*的藝術圖像，展示了相對論性噴流以及周圍的超熱物質（歐南臺/M. Kornmesser）

圖源：sciencealert

這是EHT團隊極盡詳細分析研究的噴流之一，科學家們循着它的軌跡一直追蹤到了黑洞3C 279的吸積盤。從圖片看上去可能有些模糊，但在實際數據中蘊藏着大量信息。

3C 279黑洞噴流

首先一點，研究團隊揭示了一個驚人的發現：雖然理論上黑洞噴流的形狀應該是筆直的，但數據顯示在噴射流的基點可能存在彎曲形態，同時還伴有一個垂直於噴流方向的細長結構。

“這種形態可以解釋爲一種顯著分辨率的噴射基點，或是噴射入空間的弧狀噴流。”事件視界望遠鏡組織在他們的報告中如是寫道。這份報告共同署名的作者達351名之多。

而且由於觀測持續了好幾天，研究人員還發現了一些細微變化。此前研究員曾做過吸積盤的旋轉模型和物質掉入黑洞被分解的模擬，但從沒有直接觀測到過，而這些細微變化很可能就是證實預測模型的確鑿證據。

J.Y.Kim(馬克斯·普朗克射電天文研究所)/波士頓大學耀變體小組(甚長基線陣列和全球毫米波甚長基線干涉陣列)/事件視界望遠鏡合作組織

3C 279被EHT團隊選爲研究對象之一併不令人意外。去年被我們榮幸發現了特大質量黑洞的M87星系，實際上是一個相對微弱的伽馬射線發射源。

而諸如3C 279這樣具有強能量的活動星系核，往往擁有更大的光度距離，這意味着它們在夜空中更難被分辨出來。不過，3C 279是我們所觀察到的最亮的伽馬射線源之一，並且它還是一種耀變體，也就是說在朝着地球的方向上具有高能量、高變性的噴流。

2017年4月的四個晚上，研究團隊都將事件視界望遠鏡對準了3C 279，從位於六個不同地理位置的八個站點收集數據。這些數據都必須被仔細傳輸到馬克斯·普朗克射電天文研究所（MPIfR）以及麻省理工學院（MTI）的超級電腦，進行大規模分析。

部分EHT望遠鏡的位置以及它們之間的長基線。 （歐南臺/L.Calcada） 圖源：sciencealert

加拿大周界研究所的天體物理學家艾弗裏·布羅德里克說：“就拿3C 279來說，EHT將轉換分辨率與新型計算工具相結合來進行數據分析的方式被證實是極具啓發性的。”

“過去那個單一射電‘核’，現在已經分解成兩個獨立複合體。哪怕小如光月，這些複合體也在移動。而3C 279的噴流正在以不亞於99.5％光速的速度朝地球而來！”

這些在黑洞研究上都是非凡的發現——長久地依賴模擬和低分辨率觀測後，對於這些神祕天體的運作原理以及所能觀測的噴流的真實動力來源，我們仍然所知甚少。

研究報告中總結到：“更多關於源特性的細節，例如磁場結構和複雜的噴流能量平衡，我們會在後續研究中跟進。”

當世界終於得以窺見M87*一角時，天文學家們拿着他們新獲得的儀器纔剛剛邁上新徵程。

不幸的是，由於新冠病毒的蔓延，原定於今年3、4月進行的最新EHT觀測被取消。不過觀測團隊早在2017年和2018年收集了大量的數據，從這些數據裏應該會有更多信息可以研究。

“去年我們發佈了黑洞陰影的首張圖像，”MPIfR負責人兼EHT協作組織主席安東·澤森斯說道，“今年我們又發現了3C 279噴流形狀出人意料的變化，但尚未止步於此。正如我們去年所說，一切都纔剛剛開始。”

結果已經發表在出版的《天文學與天體物理學》上。

作者: SIGNE DEAN

FY: X.Flotsam

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