事件視界望遠鏡（EHT）國際合作團隊公布 M87 星系中心超大質量黑洞的最新精細影像，揭示了黑洞周圍不斷變化的複雜環境。此外，研究團隊也首次在 EHT 的 230GHz 波段資料，偵測到噴流根部與黑洞周圍亮環相連的輻射訊號。這些最新觀測結果發表於 16 日出版 《天文學與天體物理學》（Astronomy & Astrophysics）期刊，為理解物質和能量在黑洞周圍極端環境行為模式提供新見解。
M87距離地球約5,500萬光年，中心存在著質量超過太陽60億倍的超大質量黑洞。EHT是一個由全球多座電波望遠鏡組成、大小猶如地球的觀測網。EHT於2019年宣布第一個M87黑洞陰影的影像，2021年公開M87黑洞周圍的偏振訊號。如今，透過比較2017年、2018年和2021年的觀測結果，科學家朝著揭示黑洞附近磁場如何隨時間變化邁出了新的一步。
令人驚訝的是，黑洞周圍亮環的大小多年來保持一致，驗證了愛因斯坦廣義相對論的預測，但偏振的樣式卻大幅改變！這意味著事件視界附近的磁化電漿非常動態且複雜，讓現有的理論模型面臨挑戰。研究顯示，從2017到2021年間，黑洞周圍的偏振方向發生了「翻轉」：2017年磁場呈現一種螺旋方向，2018年逐漸穩定，而到了2021年則完全反轉，呈現相反方向的螺旋。這種變化可能受到黑洞內部磁場結構與外部效應（例如來自前景電漿的法拉第旋轉）的共同影響。累積的觀測結果顯示，黑洞附近是一個持續演化、動盪的環境，磁場在其中主導了物質如何落入黑洞，以及能量如何向外噴發。
▲ M87黑洞的磁場在2017年呈現一種螺旋方向，2018年趨於穩定，2021年則轉至反方向。這些累積的偏振變化顯示，M87黑洞與周圍環境持續演化。（Source：EHT Collaboration）
值得一提的是，2021年EHT觀測新增兩座望遠鏡──美國Kitt Peak及法國NOEMA，大幅提升陣列靈敏度與影像清晰度，科學家得以首次用EHT觀測限制M87相對論性噴流根部的輻射方向。這股噴流是由黑洞附近噴射出的狹窄高能粒子束，速度接近光速。同時，中研院天文所主導支援的GLT與馬克斯威望遠鏡（JCMT）升級，也讓2021年資料品質更上層樓。這種靈敏度飛躍性提升，也讓EHT更有能力偵測到細微偏振訊號。
像M87這類噴流，在星系演化時扮演關鍵角色，不僅能調控恆星的形成，也能在極大尺度上輸送能量。M87強大的噴流橫跨整個電磁波頻譜，包括伽瑪射線與微中子，成為研究這些宇宙現象的獨特實驗室。隨著事件視界望遠鏡合作計畫持續擴展觀測能力，這些最新成果正逐步揭開M87黑洞周圍動態環境的面紗，讓科學家對黑洞物理有更深入的認識。
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