黑洞新面貌！天文學家揭開「冕」的神祕面紗

如果有幸觀賞過日全食，必定對月球周圍那耀眼的光環印象深刻。這光環稱為「日冕」，是太陽的外層大氣。儘管密度稀薄到在地球可視為真空，但日冕溫度高達攝氏百萬度，因此日全食期間清晰可見。根據黑洞動力學，黑洞也應擁有類似日冕，但通常極難觀測，如今《天文物理學期刊》研究成功捕捉到這神祕區域的訊號。

活躍黑洞，主流理論認為由甜甜圈狀氣體和塵埃環繞，環內還有沿黑洞旋轉平面排列的吸積盤，從黑洞兩極噴出的電離氣體噴流以接近光速向外加速噴射。這模型可以解釋我們觀測到的不同類型活躍星系核（AGN），因為黑洞相對於我們的觀測視線上的不同，AGN的外觀也會隨之改變。

根據模型，吸積盤最內部區域應該是極高溫且接近真空密度的環境，物質在此處逐漸流入黑洞，形成類似太陽日冕的結構。與太陽日冕相比，黑洞冕溫度更高，可達攝氏數十億度。然而，因為黑洞冕過於稀薄，其光芒常被吸積盤的強光所淹沒。

▲ 這是一張黑洞側視模型，黃色處為吸積盤，藍色處黑洞冕，中間的黑球則為黑洞暗影處。（Source：IOP）

因此，研究利用類似觀賞日全食的觀測技巧。一些黑洞氣體與塵埃環會阻擋吸積盤的光線，這類黑洞稱為遮蔽型黑洞；吸積盤光線可直接觀測的稱為非遮蔽型黑洞。遮蔽型黑洞的吸積盤光線被阻擋，得以專注研究黑洞冕特徵。然即使這樣，黑洞冕觀測仍很困難，因太稀薄，但由於黑洞日冕的高溫，使它會釋放出極高能的X射線，而這些X射線可以與遮蔽環中的物質發生散射，從而進入我們的視線範圍。

研究團隊利用NASA的X射線成像偏振探測器（Imaging X-ray Polarimetry Explorer，IXPE）數據，觀測了包括天鵝座X-1、X-3，以及大麥哲倫雲中的LMC X-1和X-3等十多個遮蔽型黑洞，他們不僅成功檢測到黑洞冕散射的X射線，還發現共同模式：黑洞冕不是像太陽日冕的球形，而以吸積盤為基礎，呈盤狀環繞整個黑洞。

這項研究不僅有助天文學家精細化黑洞模型，還能幫助深入理解黑洞如何吞噬物質，以及如何為遠方星系活躍星系核提供能量。技術越進步，之後研究將揭示更多黑洞奧祕，讓我們更接近理解宇宙最極端的現象。