强大的磁场围绕我们银河系的超大质量黑洞旋转

光是一种振荡或移动的电磁波，它能让我们看到物体。有时，光会以特定的方向摆动，我们称之为"偏振光"。虽然偏振光环绕着我们，但在人类眼中，它与"正常"光是无法区分的。在这些黑洞周围的等离子体中，围绕磁场线旋转的粒子会产生垂直于磁场的偏振模式。这使得天文学家能够越来越生动地看到黑洞区域内发生的细节，并绘制出它们的磁场线。

哈佛大学黑洞计划研究员、项目共同负责人安杰洛-里卡尔特（AngeloRicarte）说："通过对黑洞附近炽热发光气体的偏振光成像，我们可以直接推断出磁场的结构和强度，这些磁场贯穿着黑洞吸食和喷射的气体和物质流。偏振光能让我们更多地了解天体物理学、气体特性以及黑洞进食时发生的机制。"

但是，用偏振光成像黑洞并不像戴上一副偏振太阳镜那么容易，SgrA*尤其如此，它的变化速度非常快，根本无法静止不动地拍照。对这个超大质量黑洞进行成像需要复杂的工具，而这些工具远远超出了以前拍摄M87*时所使用的工具，因为M87*是一个更加稳定的目标。

CfA博士后研究员、SAO天体物理学家保罗-蒂德（PaulTiede）说："我们能够拍摄到SgrA*的偏振图像，实在令人兴奋。我们花了几个月的时间对第一张图像进行了大量分析，以了解它的动力学性质并揭示其平均结构。制作偏振图像增加了对黑洞周围磁场动态的挑战。我们的模型通常会预测出高度湍动的磁场，因此极难构建偏振图像。幸运的是，我们的黑洞要平静得多，使得第一幅图像成为可能。"

科学家们很高兴能获得两张偏振光下的超大质量黑洞图像，因为这些图像和随之而来的数据为比较和对比不同大小和质量的黑洞提供了新的方法。随着技术的进步，这些图像很可能会揭示黑洞的更多秘密及其异同。

伊利诺伊大学香槟分校博士后研究员MichiBauböck说："M87*和SgrA*在几个重要方面有所不同：M87*要大得多，而且它从周围吸入物质的速度要快得多。因此，我们可能会认为它的磁场看起来也非常不同。但在这种情况下，它们却非常相似，这可能意味着这种结构是所有黑洞所共有的。更好地了解黑洞附近的磁场有助于我们回答几个悬而未决的问题--从喷流是如何形成和发射的，到我们在红外线和X射线光下看到的明亮耀斑的动力是什么。"

自2017年以来，EHT已经进行了多次观测，并计划于2024年4月再次观测SgrA*。随着EHT采用新的望远镜、更大的带宽和新的观测频率，每年的图像都会有所改进。未来十年的扩展计划将实现对SgrA*的高保真拍摄，可能会发现一个隐藏的喷流，并能让天文学家观测到其他黑洞的类似偏振特征。同时，将EHT扩展到太空将提供比以往更清晰的黑洞图像。

CfA正在领导几项重大计划，以在未来十年内大幅增强EHT。下一代欧洲高温计（ngEHT）项目正在对欧洲高温计进行变革性升级，目的是将多个新的射电碟片联机，实现多色同步观测，并提高阵列的总体灵敏度。ngEHT的扩展将使该阵列能够实时拍摄事件视界尺度上的超大质量黑洞。这些影片将解析事件视界附近的详细结构和动力学，使广义相对论所预测的"强场"引力特征以及吸积和相对论喷流发射的相互作用成为焦点，而相对论喷流发射正是宇宙大尺度结构的雕刻。

同时，黑洞探测器（BHEX）任务概念将把EHT扩展到太空，产生天文学史上最清晰的图像。BHEX将实现对"光子环"的探测和成像--这是黑洞周围强透镜发射形成的尖锐环状特征。黑洞的特性印刻在光子环的大小和形状上，揭示了数十个黑洞的质量和自旋，进而展示了这些奇特天体是如何生长并与其宿主星系相互作用的。

编译自/ScitechDaily