黑洞又有新照片！中研院公布最新「偏振光影像」 解析磁场指纹
▲M87黑洞周围和喷流的偏振光影像。（图／事件视界望远镜提供）
中央研究院天文及天文物理研究所参与的「事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）」国际合作计划，继拍摄出人类史上第一张黑洞照片后，今（25日）首度公布M87星系中心最新的偏振光影像，更进一步解析首张黑洞影像周围的磁场结构。
「偏振」如同磁场留下的指纹。EHT偏振工作小组召集人、荷兰Radbopund大学助理教授Monika Mościbrodzka表示，此影像有助于了解黑洞磁场特有的行为，以及M87星系的黑洞喷流如何从核心向外喷射至星系之外。研究成果于今年3月24日发表于《天文物理期刊通讯》（The Astrophysical Journal Letters）。
研究小组指出，M87星系距地球有5千5百万光年之遥，由其核心所喷出的黑洞喷流，不仅延伸长达5千光年，也是该星系最神秘、最活跃的特征之一。目前已知此喷流与黑洞周围的强力磁场有关，物质如何掉入黑洞以及黑洞喷流的产生是当前天文物理学界最感兴趣的课题之一，普遍认为黑洞周围的磁场在以上过程中都占有重要角色。
▲观测（左）与理论模拟（右）的黑洞周围偏振影像比较。（图／事件视界望远镜提供）
继2019年4月发表人类史上首张黑洞影像后，本次成果为另一重要里程碑，为邻近黑洞外部的磁场结构提供最新资讯，天文学家可借此绘制出黑洞周围磁力线分布。另一位EHT偏振工作小组召集人、西班牙瓦伦西亚大学Iván Martí-Vidal研究员解释，过去要呈现出一张偏振化图像需耗费许多年，取得和分析这些资料的技术都相当复杂；而借由偏振光带来的资讯，能使大家更了解首张黑洞影像背后的物理意义。
EHT科学理事、中研院天文所副研究员浅田圭一表示，「中研院天文所团队为了了解黑洞喷流的形成，致力于观测黑洞周围的磁场已经长达十年以上。而本次EHT的观测让我们愿望成真了！」
EHT偏振工作小组成员、国立中山大学物理系助理教授郭政育表示，「由于偏振讯号非常微弱，资料处理过程很困难。但台湾的EHT成员对资料校正和分析贡献许多心力，才得到这张偏振影像。」
美国普林斯顿理论科学中心的Andrew Chael博士也表示，最新发表的偏振影像，对于了解黑洞附近的磁场如何使黑洞吞噬周围物质，并喷出明亮的高能喷流之过程，提供关键证据。
▲M87星系中心的偏振光影像，线条显示与黑洞周围磁场有关的偏振方向。（图／事件视界望远镜提供）
担任EHT理论模型工作小组协调人之一、台师大助理教授卜宏毅认为，「台湾的EHT团队长期研究物质如何吸积到黑洞和黑洞喷流形成过程，这张黑洞的偏振影像除了透露出M87黑洞周围的物质与辐射特性，也与前年公布的黑洞照片所推测的若干黑洞特征相符合。
黑洞的周围即为「事件视界」(event horizon)，物质和能量皆因无限大的重力而无法逃脱，多数物质在靠近黑洞的边境区域时即掉入其中；部分粒子却在遭黑洞攫获的最后一刻逃逸，以喷流之姿吹入遥远太空。美国科罗拉多大学助理教授Jason Dexter解释，「本次观测结果发现，黑洞边缘的磁场强大到能将热气体向后推，抵抗了重力拉力，只有穿过磁场的气体才能盘旋落入事件视界。」EHT团队也认为，唯有建立以强烈磁化气体为主的理论模型，才能进一步解释黑洞的事件视界区域。
▲EHT偏振工作小组成员于2019年的研讨会后合照。（图／事件视界望远镜提供）
中研院天文所于2017年加入「事件视界望远镜（EHT）」计划，连结全球8座望远镜共同观测，包含该所支援的次毫米波阵列望远镜（SMA）、阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列望远镜(ALMA)和詹姆士克拉克麦斯威尔望远镜(JCMT)，创建一个「口径如一个地球大的望远镜」，其解析力之高，足以测量月球上一张信用卡的长宽。因为有如此高的解析力，研究团队才能直接观测到黑洞阴影与其周围亮环，并于最新发表的偏振光图像中，清楚地看到亮环如何被磁化。
中研院天文所东亚核心观测联盟朴钟浩(Jongho Park)博士后研究人员结论：「EHT进展快速，除了网路技术升级以外，也有新的观测成员加入。我们预期未来EHT观测能更精确呈现黑洞周围磁场结构，也能告诉我们该区域的热气体物理。」
▼中研院公布最新黑洞偏振光影像。（图／记者崔至云摄）