3.5 毫米波長觀測，首次同時拍到 M87 黑洞噴流與吸積流

為了觀測難搞的黑洞，目前有 2 個國際合作計畫正串聯全球電波望遠鏡形成虛擬望遠鏡，一個為事件視界望遠鏡，另一個是全球毫米波特長基線陣列。前者已帶來數張黑洞陰影直接成像的斐然成果，現在後者追上進度，首度同時捕捉 M87 星系超大質量黑洞的吸積流與噴流結構。

事件視界望遠鏡 （Event Horizon Telescope，EHT）與全球毫米波特長基線陣列（Global mm-VLBI Array，GMVA）分別以不同波長頻段觀測黑洞，前者用 1.3 毫米波長觀測取得黑洞陰影影像，GMVA 則使用 3.5 毫米波長觀測，重點在捕捉黑洞附近吸積與噴流性質。

EHT 已分別在 2019 年、2022 年公布人類史上第 1 張及第 2 張黑洞陰影直接成像照片，主角為距離銀河系 5,350 萬光年的 M87* 黑洞與銀河系內人馬座 A* 黑洞。

現在，隨著阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）、格陵蘭望遠鏡（GLT）在 2018 年加入 GMVA 全球連線觀測，科學家首度能於 3.5 毫米波長下對 M87 星系中心的環狀結構成像，主要與 M87 超大質量黑洞周圍吸積流有關。

▲ M87 噴流與黑洞陰影在毫米波段的 VLBI 影像，由 GMVA 取得。

此次 GMVA 測得的環直徑為 64 微角秒，相當於太空人從月球上回望地球看到自拍環形補光燈的大小（約 13 公分），比 EHT 用 1.3 毫米波長觀測的直徑還大 50%。

研究人員還指出，這次觀測到的環變大且變厚，說明新影像看到落入黑洞的物質產生額外輻射。M87* 黑洞周圍發出的光是由高能電子與磁場間的相互作用產生，這種現象稱為同步輻射，在 3.5 毫米波長進行的觀測能揭示更多這些電子的位置與能量細節、黑洞本身性質，比如它並不是很餓，正以低速率消耗物質，僅將一小部分物質轉化為輻射。

此外，GMVA 新圖像還看到一條等離子噴流從中央環向外延伸，首次揭示噴流底部實際上與該環相連。

科學家表示，未來毫米波觀測將探索 M87* 黑洞隨時間的演化，提供黑洞在電波波段的多種影像，告訴天文學家更多有關黑洞等離子體的溫度、成分等訊息。

新論文發表在《自然》（Nature）期刊。