收集黑洞辐射“指纹”，全球19台望远镜联合公布一数据

人类对于M87星系的理解更进一步。

4月14日下午，来自全球19台望远镜（阵）的数据公开，这些数据将极大加深对M87星系黑洞中央引擎及其系统的理解，并提升对爱因斯坦广义相对论的检验。

“我们知道第一张黑洞照片是开创性的。但是要充分理解这张照片，我们需要通过观测整个电磁波谱来了解当时有关黑洞活动的一切信息。”日本国立天文台的羽田和宏（Kazuhiro Hada）说。

多波段同步观测的意义？

早在2019年4月，科学家发布了第一张黑洞照片。这张照片是通过事件视界望远镜（EHT）于2017年4月对M87星系中央超大质量黑洞的观测获得的。中国科学院上海天文台牵头组织协调包括8位台内研究人员在内的国内学者参与了此次的EHT合作。

在上海天马望远镜园区，上海天文台台长、EHT国内牵头人沈志强研究员对第一财经介绍，今天的公开数据在于提供不同波段的数据积累，来帮助科学家进一步开展相应的理论研究。

沈志强进一步解释，超大质量黑洞形成的中央引擎的巨大引力驱动强大的喷流，并使其以接近光速的速度传播到很远的距离。M87喷流的辐射覆盖从无线电波到可见光再到伽马射线的整个电磁波谱。对每个黑洞而言，其在各电磁波段的辐射特征各不相同。通过收集这些辐射的“指纹”可以加深人们对黑洞性质的了解（比如，它的自旋和能量输出），但面临的一个挑战是这些不同频率上的辐射特征往往是随着时间变化的。

上海天文台副研究员江悟对第一财经解释道，目前，因为还不完全确定围绕黑洞旋转以及被加速形成相对论性喷流中的粒子组成，尤其是喷流的形成和加速过程，对M87星系进行此类检验仍需要更全面的观测数据。因此，这些望远镜的数据与当前和未来的EHT观测相结合，将可以让科学家能够对天体物理学的一些最重要和最具挑战性的研究领域进行分析。

全球19台望远镜（阵）联合协作

“全球包括哈勃等在内的19台望远镜（阵）参与了这次联合观测。有的是单独的一个望远镜，有的是几个望远镜组成的阵列。”沈志强说。

据介绍，本次公开的数据来自32个国家或地区近200个科研机构的760名科学家和工程师组成的团队，使用19台望远镜（阵），汇集了2017年3月底至4月中旬的观测数据。全球科学家通过协调包括地面和空间最先进的望远镜，在对M87的EHT观测期间同步收集到了整个电磁波谱范围内的辐射，这是迄今为止对超大质量黑洞及其喷流的频率覆盖最宽的同步观测。

江悟介绍说，我国的天马射电望远镜在本次公布的数据中有两个贡献，一个是参与了2017年5月9日的欧洲VLBI（常规甚长基线干涉测量）网（EVN）170mm观测，并贡献了最高分辨率基线。第二个贡献，是作为东亚地区灵敏度最高的长毫米波射电望远镜，天马望远镜全程参与2017年3月至5月期间东亚VLBI网（EAVN）在13mm和7mm对M87共14次EHT协同观测。这是国内射电望远镜在7mm工作波长首次成功参加国际VLBI联合观测。

“有多个小组正在加紧研究他们的模型是否与这些丰富的观测结果相符，我们很高兴看到整个领域都使用这些公开数据来帮助我们更好地了解黑洞与喷流之间的深层联系。”麦吉尔大学的合作者达里尔·哈加德（Daryl Haggard）说。

今天这批新的数据库的公开恰逢EHT的2021年观测。沈志强说，2020年，原本计划的EHT观测由于新冠疫情被迫取消，2019年的观测由于未曾预料的技术问题和恶劣的天气原因而被迫叫停。“现在我们正处于EHT的2021年观测期，还是自2018年以来的首次EHT观测。”

本月上周开始，天文学家再一次用6天开展对M87、银河系中心超大质量黑洞（Sgr A *）以及另外若干遥远黑洞的EHT观测。与2017年相比，该阵列新增了三台望远镜——格陵兰望远镜，基特峰12米望远镜和北方扩展毫米波阵列（NOEMA）。

耶鲁大学的合作者米斯拉夫·巴洛科维奇（Mislav Baloković）说：“随着此次数据的发布以及恢复EHT观测和EHT阵列性能的提升，许多新的令人兴奋的结果将露出端倪。”

上海天文台研究员刘庆会表示，今年的天马望远镜参与的东亚VLBI网（EAVN）联测目前正在进行中，“未来，我们的天马望远镜仍将积极参与到这类国际合作中，对包括M87在内的更多黑洞天体进行监测”。