Messier 87黑洞的新观测支持爱因斯坦的广义相对论

2019 年 4 月，事件视界望远镜 (EHT) 合作组织报告了首张事件视界尺度的黑洞图像，解析了巨型椭圆星系梅西耶 87 (M 87) 中的中心黑洞(称为 M87*) 。在一篇新论文中，天文学家展示了 M87* 的新图像，这些图像来自阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA)、格陵兰望远镜和 EHT 内的其他几台仪器收集的数据。这些新图像显示了广义相对论所预测的 M87* 的影子。令人兴奋的是，与第一张图像相比，环的亮度峰值移动了约 30°，这与黑洞周围湍流物质变化的理论理解是一致的。

“科学的一个基本要求是能够重现结果，”中央研究院天文与天体物理研究所的天文学家浅田敬一博士说。

“在全新的数据集中确认环是我们合作的一个巨大里程碑，并且强烈表明我们正在研究黑洞阴影及其周围的物质。”

2018 年拍摄的 M87* 图像与天文学家在 2017 年看到的图像非常相似。

他们看到一个大小相同的明亮环，中心区域较暗，环的一侧比另一侧更亮。

M87* 的质量和距离在人的一生中不会明显增加，因此广义相对论预测环的直径应该每年保持不变。

2017 年至 2018 年图像中测量直径的稳定性有力地支持了广义相对论很好地描述了 M87* 的结论。

“黑洞的一个显着特性是它的半径强烈依赖于一个量：它的质量，”美国宇航局喷气推进实验室的博士后研究员尼蒂卡·亚德拉帕利·尤克博士说。

“由于 M87* 不会快速吸积物质(这会增加其质量)，广义相对论告诉我们，它的半径在人类历史上将基本保持不变。看到我们的数据证实了这一预测，真是令人兴奋。”

虽然黑洞阴影的大小在 2017 年至 2018 年间没有变化，但环周围最亮区域的位置确实发生了显着变化。

明亮区域逆时针旋转约 30°，位于圆环右下角约 5 点钟位置。

历史上使用不太敏感的阵列和较少的望远镜对 M87* 进行的观测也表明，阴影结构每年都会发生变化，但精度较低。

虽然 2018 EHT 阵列仍然无法观测到从 M87* 喷出的喷流，但从环周围最亮区域的位置预测的黑洞自旋轴与在其他波长下看到的喷流轴更加一致。

中央研究院天文与天体物理研究所博士后研究员布里特·杰特博士说：“最大的变化，即亮度峰值在环周围移动，实际上是我们在 2019 年发表第一份结果时所预测的。”

“虽然广义相对论认为环的大小应该保持相当固定，但黑洞周围湍流、混乱的吸积盘的发射将导致环的最亮部分围绕共同中心摆动。”

“随着时间的推移，我们看到的摆动量可以用来测试我们关于黑洞周围磁场和等离子体环境的理论。”

新结果发表在《天文学与天体物理学》杂志上。