撰文：罗伯特.李                    2024年2月5日

用事件视界望远镜放大英仙座A，可以揭示它正在发射的强大喷流的细节。（图片：Georgios Filippos Paraschos（MPIfR））

天文学家在地球的宇宙后院，观察到一个超大质量黑洞，它以接近光速喷出物质喷流。这些外流物质讲述了，磁力和引力之间争夺霸权的故事。

这一发现可以帮助科学家更好地了解，黑洞是如何以物质为食，并喷出强大的喷流，这些喷流延伸到宿主星系之外。

天文学家团队使用事件视界望远镜（EHT），对射电星系3C 84（也称为英仙座A）的中心进行了观测，该区域由一个正在吞噬的超大质量黑洞提供动力。EHT是一组全球连接的无线电阵列，产生了人类有史以来第一张黑洞的图像。

英仙座A是一个强大的无线电波源，与活动星系NGC 1275的中心相对应，该星系本身就是英仙座超星系团的中心星系，距离地球2.3亿光年。这听起来像是一个巨大的距离，但它使新观测到的天体，成为距离我们星球最近的超大质量黑洞之一。

韩国庆浦国立大学天体物理学副教授、研究小组成员Jae Young Kim在一份声明中表示：“无线电星系3C 84，在探测和准确测量黑洞附近的，光偏振方面面临的挑战尤其令人感兴趣。”“EHT穿透致密星际气体的非凡能力，标志着精确观测黑洞附近区域的突破性进展。”

磁力与重力：哪种力量获胜？

新的英仙座A观测，并不是EHT首次研究超大质量黑洞的强大磁性或引力，这是宇宙四种基本力中的两种。

在望远镜首次成像梅西耶87星系（M87）中心的超大质量黑洞后，它还成像了这个黑洞周围的光偏振，这个黑洞的质量相当于65亿个太阳。

这项工作揭示了M87中心黑洞周围极化磁场的细节。在这项新的研究中，EHT观察到英仙座A黑洞周围的极化，表明其附近有一个有序的磁场。

这些磁场通过克服无线电星系3C 84黑洞的巨大引力，来证明它们的力量，该黑洞的质量估计是太阳的4000万倍，可以高速发射喷流。

德国马克斯·普朗克射电天文研究所（MPIfR）的团队负责人乔治斯.菲利普斯.帕拉绍斯说：“除了提供黑洞的第一张图像外，EHT非常适合观测等离子体的天体物理喷流，及其与强磁场的相互作用。我们的新发现提供了新的证据，证明有序的磁场，在包围黑洞的加热气体中延伸。”

当物质落入黑洞时，它在被强磁化的物体周围形成了一个“吸积盘”。当这个磁盘转动时，其内部的磁力线扭曲，变得紧密缠绕，这阻止了磁能的有效释放。

对快速旋转的英仙座A超大质量黑洞，及其周围“磁捕集盘”的EHT观测表明，黑洞旋转的速度可能与其发射喷流的能力有关。

这意味着，虽然这些喷流代表着磁性战胜了重力，但它们可能会从角动量中获得“外部干涉”形式的帮助。对爱因斯坦1915年的引力理论--广义相对论进行更深入的研究和应用，可能有助于确定情况是否如此。

马普射电天文研究所研究员马西克.威尔古斯说：“为什么黑洞如此善于产生强大的喷流？这是天体物理学中最令人着迷的问题之一。我们预计，发生在黑洞视界上方的一般相对论效应，可能是回答这个问题的关键。这种高分辨率观测，最终为观测验证铺平了道路。”

EHT能够使用一种名为甚长基线干涉术（VLBI）的技术，对这个黑洞及其喷流进行深入观测。该技术可以通过整理对同一物体的，多次望远镜观测信号来创建图像。EHT由遍布全球的一系列单独的望远镜组成，这些望远镜组合在一起形成一个地球大小的仪器。

马普射电天文研究所主任，兼射电天文学/VLBI研究部门负责人安东.曾苏斯表示：“我们非常兴奋，因为这些结果是朝着理解3C 84等星系迈出的重要一步。我们正与我们的国际合作伙伴一起，努力提高事件视界望远镜的能力，以便对黑洞周围的喷流形成进行更详细的了解。”

该团队的研究于星期四（2月1日，在线发表在《天文学与天体物理学》杂志上。