M87 *黑洞射流真的打破了物理定律？

　　时至今日，相信很少有人会对M87 *黑洞感到陌生，因为，有史以来人类拍摄到的首张黑洞图片，就是这个坐落M87星系中心的超大质量黑洞。假使世界天体也能像我们人类社会中的明星一样C位出道，那么，M87 *黑洞就满足一切条件、并已大有威望。而在科学家们的最新研讨中，这个名声在外的黑洞所发射出的物质射流，居然能够挨近、甚至超越光速。那么，X射线下的M87 *黑洞射流，为什么能打破物理规律超光速运动？

　　来自哈勃望远镜的可见光，以及来自大阵列望远镜的射电图像

　　检测M87 *黑洞喷出射流的超光速运动

　　间隔上一次事件视界望远镜（Event Horizon）拍摄到M87 *黑洞图画，已过去了近9个月时刻，而我们的年历也从2019过渡到了2020年。很长时刻以来，科学家们一直尝试着在不同波长下对M87 *黑洞射流进行观测，这其中就包括了之前在可见光、红外光以及无线电情况下捕获的M87 *黑洞射流图画，以及本次有异常新发现的X射线电磁波（能量大且波长极短）。

　　而M87 *黑洞射流此次观测到的异常运动速度，即：该超大质量黑洞喷出射流中的大部分，竟然都以跟光速适当的速度运动着（大约99%），这也是地理科学家们第一次通过钱德拉X射线（Chandra）观测所得到的数据结果。简而言之，X射线电磁波记录下了M87 *黑洞射流的极点运动速度。

　　钱德拉X射线捕获到M87 *黑洞射流拥有光速值99%以上的移动速度

　　许多对黑洞有误解的人都认为，黑洞会将周围的一切物质都吸入自己的内部，但事实上却并非如此。比方，那些围绕着吸积盘做旋转运动的物质，就并不会被一同被吸入黑洞之中。那些没有被黑洞吸入的大部分物质，都会再次被轮回到宇宙空间中。而这些遵从磁场线的射流，其实就是那些以射束、或射流方式喷出的物质。

　　因为这些射流的回来太空之旅也并非一往无前，所以，才形成了科学家们观测到的团块状结构。事实上，科学家们已经对这些团块的运动跟踪了数年时间，尤其是其间与超大质量黑洞别离相距2500光年和900光年左右的两个团块。而钱德拉X射线所观测到的超光速运动便来自于此，两个节点的移动速度别离达到了光速的6.3倍和2.4倍。但这样的数据成果明显是“不可能的”，因为理论上应该没有什么能够超越光速。

　　M87 *黑洞射流真的打破了物理定律？

　　然而，随之而来的问题就是：按道理来说，这个世界上应该不存在比光速更快的速度。众所周知，没有任何物体的运动可以逾越光速，这就是物理学中不可能被打破的定律之一。那么，这就意味着M87 *黑洞射流还存在着其他复杂的问题，也就是所谓的“超光速运动”的实质是哪些原因引起的。关于超光速运动，我们可以用更简略易懂的语言来描绘它。

　　之所以我们会观察到“超光速运动”，本质上是其在我们视线中的移动速度接近光速。

　　首要，目标物体相对于咱们调查视线的移动途径，以及其移动的实在速度都是超光速运动的两个重要方面。之所以咱们会感觉某种物体的移动速度超越了光速，主要是由于该物质射流的传播速度特别接近光速。虽然来自M87 *黑洞的射流简直对准了咱们的视线，给研究人员呈现了一种不可能存在的移动速度，但本质上不过是其途径和速度带给咱们的错觉算了。

　　当然了，在进行此项研讨之前，科学家们就曾调查到过这样的射流移动速度，但区别就在于这一次是在X射线下观测到的运动情况。或许许多对电磁波并不了解的人会认为，这一调查结果与以往并没有什么不同，但事实上这很可能意味着该移动速度是冲击波，而不是射流中团块本身的移动速度。与此同时，从M87 *黑洞喷出的射流，在环绕磁场运动的时分呈现出螺旋形状，这关于解开之所以研讨人员会调查到如此快的移动速度也有所帮助。

　　在对M87 *黑洞射流进行观测的进程中，研究人员发现在五年的时间里（2012到2017年），其中移动速度到达光速6.3倍的射流，在这期间褪色程度到达了70%（X射线），而且，这一特殊变化并没有发生在紫外线和光学这两个方面。这说明了这些粒子失掉能量的进程，应该就缓慢地发生在磁场旋转的运动进程之中，科学家们将这一进程称为加速器冷却。

　　简单来说，这足以印证科学家们在不同时间里观测到的X射线源自于相同的粒子，而那些超光速移动的物体就是射流自身的物质。毋庸置疑，通过这长达数年的一系列研讨，咱们了解到M87 *黑洞喷出的射流，确实在以挨近速度极限（光速）的速度移动。虽然其实在的移动速度并没有到达数据显示的光速的6.3倍，但实在移动状况也相当于光速的99%左右。

　　关于M87 *黑洞与它所在的星系Messier 87

　　M87 *黑洞地点的星系名叫处女座A，很多时分咱们也将这个超大椭圆星系称为M87（Messier 87 ）或NGC4486。为了让大家对这个星系有比较具象的了解，无妨将其与咱们更为了解的银河系进行对比。与咱们相距5300万光年的M87到底有多大？跨越24万光年的它比咱们的银河系还要长一点。

　　而且，咱们的银河系周围只存在着大约200个球状星团，而M87星系的周边却具有多达1.2万个球状星团。简而言之，M87这个星系中所具有的恒星和全体质量，远比咱们的银河系多得多、且大得多。再加上该星系中一起还包含了很多的球状星团，所以导致其散发出耀眼的光芒（绝对值-22左右）。

　　视觉亮度8.6mag 的E1型椭圆银河Messier 87 在处女座星座中的位置

　　许多时候，我们也将超大质量黑洞称为SMBH，而M87 *黑洞就坐落该星系的中心位置。M87 *黑洞算得上是已知星系中质量较大的黑洞，相当于我们太阳质量的64倍、太阳体积的680万倍左右，而其喷射出的物质射流乃至能够向太空延伸5000光年左右。

　　事实上，包含位于我们银河系中心的超大质量黑洞人马座A*，其大小也不过是M87中心超大质量黑洞M87 *的千分之一左右。大部分研究人员以为，M87 *黑洞之所以能够拥有如此巨大的质量和体积，主要是通过数百个较小的黑洞融合形成，而非简单的单个黑洞吞噬周围物质就能够做到。

　　M87 *黑洞喷出的射流长达五千光年，位于图像周围的点是球状星团。

　　钱德拉的M87 *黑洞观测数据与EHT互补

　　从第一张黑洞相片公布开始，我们就知道了EHT指的是事情视界望远镜，而它所拍摄的黑洞特写镜头正是M87 *黑洞。虽然事情视界的黑洞图像要比钱德拉捕获的图像小一亿倍左右，但这两个观测结果起到了很好的互补效果。

　　钱德拉X射线的观测目标主要针对的是时刻达到数百年、乃至数千年的黑洞喷出物质，而事件视界望远镜则是对该黑洞视界环的6天时刻进行成像。众所周知，世界中的所有存在体都有其既定的生命周期和演化阶段，相信所有人都关注地球、太阳系、乃至银河系的未来。

　　由八台地面射电望远镜构成的EHT所拍摄的M87 *黑洞及其阴影

　　所以，历代科学家们都将很大一部分精力用在了解恒星、行星，乃至宇宙起源相关的问题上。而黑洞又是所有大质量星系所共有的组成部分，包含我们的银河系也是如此。由于黑洞本身的特性，导致了整个星系中的物质形成都与其存在关联，而星系的演化就这样被超大质量黑洞隐形地推进着。

　　咱们之所以如此关注M87 *黑洞，自然是因为许多星系中的黑洞都与其存在不少的相似之处。比方，经过对M87 *黑洞的观测，科学家们了解到超大质量黑洞在星系中的方位并不是固定不变的，而这样的移动现象被视为黑洞合并模型的重要标志。简而言之，咱们可以使用对其他国际存在体的研究，对咱们自己所在的国际有更多了解，包含已经成为历史的生命进程，以及未来可能会经历的演化阶段。