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惊人翻转 黑洞长出“头发”了? | ||||||||
wforum.com 2025-09-22 15:43 上观新闻 | ||||||||
黑洞一直是宇宙中最神秘的天体之一,它们是引力极强的区域,连光都无法从中逃脱。2019年,人类历史上首次捕捉到黑洞的真实图像,位于M87星系中心的超大质量黑洞M87*。这个黑洞的质量相当于65亿个太阳,距离地球约5500万光年。那张著名的“橙色甜甜圈”图像震惊全球,让我们第一次窥见黑洞的“影子”。 过去,黑洞被戏称为“秃头”(源于“无毛定理”,即no-hair theorem),因为理论上它们只具备质量、自旋和电荷三个基本属性,看起来“光秃秃”毫无多馀特征。然而,最近事件视界望远镜(EHT)项目发布的最新图像颠覆了这一印象:M87*周围的磁场极化模式在短短几年内发生了剧变,甚至出现反转。这些观测揭示,黑洞环境远非静态,而是充斥著磁场和等离子体的“毛发”,让黑洞变得生动而复杂。 要理解这些变化,首先得认识EHT。它并非一台孤立的望远镜,而是全球多家射电望远镜组成的网络,利用“甚长基线干涉”技术,合成出一个直径相当于地球的虚拟巨眼。这项技术让科学家能精确观测黑洞事件视界(黑洞的“不可逾越边界”)附近的微妙细节。EHT曾在2017年、2018年和2021年多次锁定M87*,而2021年的观测更添助力:新增了亚利桑那州的基特峰望远镜和法国的NOEMA阵列,大幅提升了图像分辨率和灵敏度。这些升级首次让科学家清晰捕捉到黑洞射流的基部,一种从黑洞旋转轴心喷射出的高速粒子流。 EHT的强大不止于静态快照,它还能测量光的“极化”。极化是什么?简单来说,光是一种电磁波,当它穿越强磁场时,会像被“拧转”一样改变振动方向。通过分析这些极化模式,科学家能“读懂”黑洞周围等离子体(一种超高温电离气体)的磁场结构。这些磁场宛如黑洞的“头发”,调控著物质的命运:是螺旋落入黑洞,还是被猛力喷射而出。 新图像揭示,M87*的极化模式从2017年至2021年经历了显著演变:2017年磁场以一种方向螺旋流动,2018年趋于平稳,到2021年竟完全反转,螺旋方向彻底颠倒!这种“翻转”完全出人意料,因为黑洞环境本被视为相对稳定的“死区”。但现实证明,这里是动态而混乱的战场,磁场在不断重塑。 为什么会出现这种翻转?科学家推测,这可能是内部磁场结构与外部干扰(如磁化气体层造成的“法拉第旋转”)共同作用的结果。这种变化表明,黑洞周边的等离子体环并非静止,而是持续演化,深刻影响黑洞的“进食”方式,吞噬物质的同时,也在释放能量。更令人振奋的是,黑洞“影子”的尺寸历年保持不变,这再次有力印证了爱因斯坦广义相对论的预言。 此外,新观测还首次锁定射流的基部。这个射流是由强大磁场引导的粒子束,以接近光速从黑洞两极喷涌而出。它不仅是黑洞“吐息”能量的管道,还可能重塑整个宿主星系。通过EHT的“鹰眼”,科学家终于看清射流如何从事件视界边缘起源。 极化翻转进一步暗示,黑洞周边充斥湍流,磁场在此扮演“指挥官”角色,调控物质流动与能量爆发。这不仅解释了黑洞如何驱动星系演化,还触及宇宙整体结构的谜题。例如,射流注入的巨量能量能抑制新恒星诞生,帮助我们理解为何M87这样的巨型椭圆星系规模庞大却星光稀疏、相对“宁静”。 EHT项目仍在加速升级,包括格陵兰望远镜和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜的优化。未来观测有望带来更锐利的图像,甚至实时“视频”般的动态记录。科学家们感慨,每一次扫描都如拼图新块,逐步拼出黑洞物理学的全貌。随著这些“头发”的秘密逐步揭开,黑洞不再是遥远的“怪物”,而是我们触手可及的宇宙舞者。 M87*的新图像显示,黑洞周围的磁场在2017年以一种方式旋转,然后在2021年以另一种方式旋转。(图像来源:EHT合作项目) |
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