【摘要】 来自事件视界望远镜（EHT）合作的一张新图像揭示了从超大质量黑洞人马座A（Sgr A）边缘盘旋而来的强大而有组织的磁场。这是首次在偏振光下看到的，这种潜伏在银河系中心中心的怪物的新视角揭示了一个与M87星系中心的黑洞惊人相似的磁场结构，这表...

来自事件视界望远镜（EHT）合作的一张新图像揭示了从超大质量黑洞人马座A（Sgr A）边缘盘旋而来的强大而有组织的磁场。这是首次在偏振光下看到的，这种潜伏在银河系中心中心的怪物的新视角揭示了一个与M87星系中心的黑洞惊人相似的磁场结构，这表明强磁场可能是所有黑洞所共有的。这种相似性也暗示了Sgr A*中隐藏的喷气机。研究结果今天发表在《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）上。

2022 年，科学家们在世界各地的新闻发布会上公布了 Sgr A 的第一张照片，包括在智利圣地亚哥 ALMA 中央办公室。虽然银河系的超大质量黑洞距离地球大约27,000光年，比有史以来第一个成像的黑洞M87小一千多倍，质量也小一千多倍，但观测结果显示，两者看起来非常相似。这让科学家们怀疑，除了外表之外，这两者是否具有共同的特征。为了找到答案，研究小组决定在偏振光下研究Sgr A。之前对M87黑洞（M87）周围光线的研究表明，它周围的磁场使黑洞能够将强大的物质射流发射回周围环境。在这项工作的基础上，新的图像揭示了Sgr A可能也是如此。

“我们现在看到的是，在银河系中心的黑洞附近存在着强大，扭曲和有组织的磁场，”美国宇航局哈勃奖学金计划爱因斯坦研究员Sara Issaoun说。美国哈佛大学和史密森尼学会，该项目的联合负责人。“除了Sgr A具有与更大，更强大的M87黑洞中看到的极化结构惊人相似的极化结构外，我们还了解到，强大而有序的磁场对于黑洞如何与周围的气体和物质相互作用至关重要。

光是一种振荡或移动的电磁波，使我们能够看到物体。有时，光会以首选方向振荡，我们称之为“偏振”。虽然偏振光围绕着我们，但对人眼来说，它与“正常”光是无法区分的。在这些黑洞周围的等离子体中，围绕磁力线旋转的粒子会产生垂直于磁场的偏振模式。这使天文学家能够越来越生动地看到黑洞区域中发生的事情，并绘制出它们的磁力线。

“通过对黑洞附近热辉光气体的偏振光进行成像，我们直接推断出磁场的结构和强度，这些磁场贯穿黑洞赖以生存和喷射的气体和物质的流动，”哈佛黑洞倡议研究员和项目联合负责人Angelo Ricarte说。“偏振光教会了我们更多关于天体物理学、气体的性质以及黑洞进食时发生的机制。

但是，在偏振光下对黑洞进行成像并不像戴上一副偏光太阳镜那么容易，对于Sgr A来说尤其如此，它的变化如此之快，以至于它不会静止不动地拍照。对超大质量黑洞进行成像需要复杂的工具，这些工具超越了以前用于捕获M87的工具，M87是一个更稳定的目标。台北中央研究院天文与天体物理研究所的EHT项目科学家Geoffrey Bower说：“由于Sgr A在我们试图拍摄其照片时会四处移动，因此甚至很难构建非偏振图像，”并补充说，由于Sgr A*的运动，第一张图像是多张图像的平均值。“我们感到欣慰的是，偏振成像甚至可以实现。有些模型过于混乱和动荡，无法构建偏振图像，但大自然并没有那么残酷。

意大利那不勒斯费德里科二世大学教授、EHT副项目科学家Mariafelicia De Laurentis说：“对于两个黑洞的样本 - 具有非常不同的质量和非常不同的宿主星系 - 确定它们同意和不同意的内容非常重要。由于两者都指向强磁场，这表明这可能是这些系统的普遍特征，也许是基本特征。这两个黑洞之间的相似之处之一可能是喷流，但是虽然我们已经在M87中成像了一个非常明显的黑洞，但我们还没有在Sgr A中找到一个。

为了观测Sgr A*，该合作将世界各地的八台望远镜连接起来，创建了一个虚拟的地球大小的望远镜，即EHT。ESO是合作伙伴的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）和ESO主办的阿塔卡马探路者实验（APEX），均位于智利北部，是2017年进行观测的网络的一部分。

"作为EHT中最大，最强大的望远镜，ALMA在使这张图像成为可能方面发挥了关键作用，“ESO的欧洲ALMA项目科学家MaríaDíazTrigo说。“ALMA现在正在计划进行'极端改造'，即宽带灵敏度升级，这将使ALMA更加敏感，并使其在未来对Sgr A*和其他黑洞的EHT观测中发挥重要作用。

“作为网络中的关键站，好消息是ALMA将很快在2030年进行重大升级，这将大大提高其对SgrA和M87连续发射的敏感性，”ALMA首席天文学家Hugo Messias解释说。“最近，有消息称，仅ALMA就可以为EHT采用的模型提供关键的物理约束，以解释观测到的排放，因此未来的升级将使所有人受益。”

自 2017 年以来，EHT 进行了多次观测，并计划于 2024 年 4 月再次观测 Sgr A。每年，随着EHT采用新的望远镜、更大的带宽和新的观测频率，图像都会得到改善。未来十年计划的扩展将使Sgr A的高保真电影成为可能，可能会揭示隐藏的喷流，并可能使天文学家能够在其他黑洞中观察到类似的偏振特征。与此同时，将EHT扩展到太空将提供比以往任何时候都更清晰的黑洞图像。

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