事件視界望遠鏡（EHT）最新公布的影像顯示，距離地球約5500萬光年的M87星系中心超大質量黑洞（M87）周圍磁場偏振方向在4年間出現反轉，顯示黑洞周邊環境動態且複雜，也首次清楚觀測到噴流基底與黑洞事件視界的連結。記者林育如／編譯

事件視界望遠鏡（EHT）最新公布的影像顯示，距離地球約5500萬光年的M87星系中心超大質量黑洞（M87）周圍磁場偏振方向在4年間出現反轉，顯示黑洞周邊環境動態且複雜，也首次清楚觀測到噴流基底與黑洞事件視界的連結。

[caption id="attachment_192413" align="alignnone" width="836"] 超大質量黑洞（M87）周圍磁場偏振方向在4年間出現反轉。（圖／取自Event Horizon Telescope）[/caption]

這是人類首次透過事件視界望遠鏡觀測到超大質量黑洞磁場偏振方向的變化。研究團隊發現，從2017年到2021年間，圍繞M87*的高溫等離子體磁場偏振方向出現顯著轉變，顛覆過去對黑洞附近環境的理解。

Space.com報導，哈佛史密森天體物理中心的研究團隊共同領隊保羅‧蒂德表示，偏振方向改變反映出磁化等離子體的動態性，顯示黑洞周邊環境遠比想像複雜。此次影像也顯示黑洞陰影大小維持穩定，符合愛因斯坦廣義相對論預測。

韓國慶熙大學研究員張浩指出，這種偏振模式反轉令人意外，挑戰現有理論，顯示黑洞附近環境仍有許多未知。

此外，研究團隊首次成功定位M87*黑洞附近噴流的基底位置，這些高速噴流由磁場引導，對黑洞影響所在星系結構與演化扮演重要角色。

此次2021年的影像品質提升，得益於亞利桑那州基特峰望遠鏡及法國北極毫米波陣列（NOEMA）加入EHT網絡，提升觀測靈敏度與解析度。

義大利那不勒斯費德里科二世大學天文學家馬麗亞費莉西亞‧德‧勞倫蒂斯表示，EHT正逐步成為具有強大科研功能的天文台，助力深入理解黑洞物理學。

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未來，隨著格陵蘭望遠鏡及詹姆斯克拉克麥克斯韋望遠鏡升級，EHT將持續提升觀測能力，深化黑洞研究。

該項研究成果已刊登於《the journal Astronomy & Astrophysics》期刊。

資料來源：Space.com、the journal Astronomy & Astrophysics

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中央研究院、國立臺灣師範大學參與的國際團隊「事件視界望遠鏡（EHT）」，確認了M87黑洞是朝著遠離地球的視線方向旋轉，並透過吸積盤中的湍流，解釋黑洞環狀結構最亮部分的偏移，研究成果發表於《天文與天文物理》(Astronomy & Astrophysics)期刊，對於黑洞環境複雜動力學方面建立了重要的里程碑。中央研究院、國立臺灣師範大學參與的國際團隊「事件視界望遠鏡（EHT）」，確認了M87黑洞是朝著遠離地球的視線方向旋轉，並透過吸積盤中的湍流，解釋黑洞環狀結構最亮部分的偏移，研究成果發表於《天文與天文物理》(Astronomy & Astrophysics)期刊，對於黑洞環境複雜動力學方面建立了重要的里程碑。

[caption id="attachment_161243" align="alignnone" width="2560"] 台師大、中研院參與國際團隊EHT，23日曝光觀測結果，證實M87黑洞是朝著遠離地球的視線方向旋轉。（圖／台師大提供）[/caption]

EHT聯盟由中研院天文及天文物理研究所、亞利桑那大學、麻省理工學院海斯塔克天文台等13個主要機構組成；EHT團隊有來自亞洲、歐洲、美洲、和非洲400餘位研究學者參與，致力於構建一座相當於地球大小的虛擬望遠鏡，藉以獲取史上細節最詳盡的黑洞影像。

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台師大23日指出，EHT團隊在2017年開始觀測M87黑洞，發布了人類歷史上首張黑洞影；此次利用M87黑洞在2017年和2018年的觀測資料，為黑洞事件視界附近極端環境研究，提供了全新的理論視角，所使用的全新龐大黑洞影像資料庫，影像數量比之前還多了12萬張以上。

在過去2年半負責協調完成此次團隊成果的台師大物理系助理教授卜宏毅表示，黑洞周圍吸積環境是動態又混沌的，2017年和2018年的觀測所帶來獨立的測量，讓團隊能夠從全新的視角更深入地約束黑洞周邊的環境。「這項研究展示了如何通過觀測黑洞系統的時間演化，為黑洞理論研究開闢全新的視野」。

台師大指出，2018年的觀測確認了2017年首次捕捉到的明亮環狀結構，其直徑約為43微角秒，這與質量為65億倍太陽質量黑洞影像的理論預測一致，值得注意的是，環中最亮區域相較2017年逆時針偏移了30度。

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校博士生阿比謝克·喬希解釋道，亮區位置的偏移是黑洞吸積盤湍流的自然結果，「在我們對2017年觀測資料的理論解釋中，我們預測最亮區域可能會以逆時針方向偏移，很高興看到2018年的觀測資料驗證了這一預測！」

黑洞影像環狀結構最亮的部分仍然位於下方，這為黑洞旋轉方向提供了重要信息。康賽普西翁大學博士後研究員比迪莎·班迪奧帕迪亞補充說明，「2018年最亮區域的位置進一步強化了我們對2017年觀測中黑洞方向的解釋：黑洞的旋轉軸指向遠離地球！」

台師大指出，EHT團隊使用了一個全新開發的大型超級電腦生成影像庫，其規模為2017年解釋觀測數據影像庫的3倍，研究團隊結合2017年與2018年的觀測資料評估吸積模型。

阿姆斯特丹大學博士生萊昂·索薩潘塔·薩拉斯表示，當氣體螺旋流向黑洞時，它可以與黑洞的旋轉方向一致，也可以相反，團隊發現，由於湍流的相對較高波動性，後者更符合多年觀測結果。關於M87黑洞在2021年和2022年的EHT觀測資料分析已在進行中，預計將提供更強的統計約束，並深入揭示環繞M87黑洞湍流流動的本質。

用於本次分析的新影像資料庫比之前的資料庫更加多樣化，除了完整考慮電子能量分佈的可能性，也加入了吸積盤轉動方向和黑洞轉動方向相傾斜的模型。中研院天文及天文物理研究所博士後研究員紀柏特表示提到，之前EHT團隊的理論小組為理解黑洞影像所建立的資料庫，促進了大量前沿模擬的開發。

紀柏特說，這次團隊第一次有機會根據更新的模擬來建立資料庫，其中一些模擬與觀測資料非常吻合，而另一些則相對不那麼匹配。「觀測與理論模型的比較，將促進模擬中物理細節的進步，我非常期待看到接下來的成果！」

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