影╱首次同時拍到黑洞吸積流和噴流 中研院研究登國際期刊

格陵兰望远镜与极光。图片来源／松下聪树、中研院天文所

随着科学研究规模及难度提升，跨国合作已成天文观测研究趋势。中央研究院天文及天文物理研究所与数个国际研究团队合作，使用新的毫米波段观测成功获得影像，首度同时拍摄到M87黑洞吸积流和强大喷流，证实星系中心超大质量黑洞附近的吸积流与喷流起源间的联系，研究成果4月发表在国际顶尖期刊《自然（Nature）》。台湾参与成员还包括国立台湾师范大学、国立中山大学及国家中山科学研究院。

为了观测黑洞，全球电波望远镜成立两个国际合作计划，由分布各地的望远镜连线，构成和地球一样大的虚拟望远镜，包括「事件视界望远镜 」（Event Horizon Telescope，简称EHT）及「全球毫米波特长基线阵列」（Global mm-VLBI Array，简称GMVA），分别以不同的波长频段观测。EHT用1.3毫米波长观测取得黑洞的阴影影像，而GMVA则使用3.5毫米波长观测，重点在于捕捉黑洞附近的吸积和喷流性质。其中EHT已于2019年及2022年公布人类史上第一张及第二张黑洞影像照片。

此次黑洞吸积流及喷流成像则是2018年阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列望远镜（ALMA）与格陵兰望远镜（GLT）加入GMVA全球连线观测的成果。由于加入这二座望远镜，使得跨洲望远镜连线分辨率和灵敏度提高，首度能在3.5毫米波长下对M87星系中心的环状结构成像，强化了GMVA计划的成像能力。

中研院天文所副研究员暨论文通讯作者浅田圭一表示，与EHT的结果相比，此次的成果有足够的角分辨率，能解析出核心周围更厚更大的环，这与M87超大质量黑洞周围的吸积流有关。

GMVA测得的环直径为64微角秒，相当于太空人在月球上回望地球时看到的自拍环形补光灯的大小（约13公分），比EHT用1.3毫米波长观测到的直径大50%，与该区域的相对论性电浆辐射相符。

中研院天文所研究员、GLT计划主持人松下聪树强调，这是将望远镜搬到格陵兰并在那里重新组装后的第一个科研成果。中研院天文所研究员陈明堂也表示，改造望远镜适应极端寒冷的天气、并搬到格陵兰岛重新组装，是一个巨大挑战，「我们为台湾的科学、技术和经验感到非常自豪。」

中德马普伙伴小组组长、现任中国科学院上海天文台研究员路如森（Ru-Sen Lu）表示，以前我们在不同的影像中分别看到黑洞和喷流，但现在用新的观测波长拍摄到了黑洞及其喷流的全景照片。」周围的物质被认为在吸积过程中落入黑洞，但之前没有办法直接对它成像。

日本国立天文台助理教授秦和弘表示，此次的研究发现，靠近黑洞的内部区域发出的辐射比我们预期的要宽；这可能意味着不仅有气体落入其中，也有风吹出来，导致黑洞周围出现紊流和混沌。

M87喷流和黑洞阴影在毫米波段的VLBI影像，由加入了ALMA和格陵兰望远镜的GMVA取得。图片来源／Lu, Asada, 中研院天文所提供