臺北市立天文科學教育館

事件視界望遠鏡（EHT）國際合作團隊公布了M87星系中心超大質量黑洞的最新精細影像，揭示了黑洞周圍不斷變化的複雜環境。此外，研究團隊也首次在EHT的230GHz波段資料中，偵測到噴流根部與黑洞周圍亮環相連的輻射訊號。這些最新觀測結果發表在9月16日出版的 《天文學與天體物理學》（Astronomy & Astrophysics），為理解物質和能量在黑洞周圍極端環境中的行為模式提供了新的見解。

M87距離地球約5,500萬光年，中心存在著質量超過太陽60億倍的超大質量黑洞。EHT是一個由全球多座電波望遠鏡組成、大小猶如地球的觀測網。EHT於2019年宣布第一個M87黑洞陰影的影像，2021年公開M87黑洞周圍的偏振訊號。如今，透過比較2017年、2018年和2021年的觀測結果，科學家朝著揭示黑洞附近磁場如何隨時間變化邁出了新的一步。

令人驚訝的是，黑洞周圍亮環的大小多年來保持一致，驗證了愛因斯坦廣義相對論的預測，但偏振的樣式卻大幅改變！這意味著事件視界附近的磁化電漿非常動態且複雜，讓現有的理論模型面臨挑戰。研究顯示，從2017到2021年間，黑洞周圍的偏振方向發生了「翻轉」：2017年磁場呈現一種螺旋方向，2018年逐漸穩定，而到了2021年則完全反轉，呈現相反方向的螺旋。這種變化可能受到黑洞內部磁場結構與外部效應（例如來自前景電漿的法拉第旋轉）的共同影響。累積的觀測結果顯示，黑洞附近是一個持續演化、動盪的環境，磁場在其中主導了物質如何落入黑洞，以及能量如何向外噴發。

圖說：M87黑洞的磁場在2017年呈現一種螺旋方向，2018年趨於穩定，而到2021年則反轉為相反方向。這些累積的偏振變化顯示，M87黑洞與其周圍環境始終持續演化中。Credit: EHT Collaboration

值得一提的是，2021年的EHT觀測中新增了兩座望遠鏡——位於美國的Kitt Peak以及法國的NOEMA——大幅提升了整個陣列的靈敏度與影像清晰度，這使科學家得以首次透過EHT觀測限制M87相對論性噴流根部的輻射方向。這股噴流是由黑洞附近噴射出的狹窄高能粒子束，速度接近光速。同時，中研院天文所主導及支援的GLT與馬克斯威望遠鏡（JCMT）的升級，也讓2021年的資料品質更上一層樓。這種靈敏度的飛躍性提升，也讓EHT更有能力偵測到細微的偏振訊號。

像M87這樣的噴流，在星系演化中扮演關鍵角色，不僅能調控恆星的形成，也能在極大尺度上輸送能量。M87強大的噴流橫跨整個電磁波頻譜，包括伽瑪射線與微中子，成為研究這些宇宙現象的獨特實驗室。隨著事件視界望遠鏡合作計畫持續擴展觀測能力，這些最新成果正逐步揭開M87黑洞周圍動態環境的面紗，讓科學家對黑洞物理有更深入的認識。（編譯／王庭萱）

資料來源：Event Horizon Telescope、ASIAA

原始論文：The Event Horizon Telescope Collaboration, Horizon-scale variability of from 2017--2021 EHT observations, Astronomy & Astrophysics, September 16, 2025, DOI: 10.1051/0004-6361/202555855