事件视界望远镜揭示湍流黑洞演化:M87黑洞的抖动阴影

　　对2009-2017年事件视界望远镜观测的分析揭示了M87黑洞图像的湍流演化。

　　2019年，事件视界望远镜(EHT)合作公司发布了第一张黑洞图像，揭示了M87 *——M87星系中心的超大质量物体。EHT团队现在已经利用去年学到的经验来分析2009-2013年的档案数据集，其中一些以前没有发表过。分析揭示了黑洞图像多年来的行为，表明新月形阴影特征的持续存在，但其方向也有所变化——新月似乎在摆动。完整的结果今天发表在《天体物理学杂志》上。

　　EHT是一个全球望远镜阵列，使用甚长基线干涉测量技术进行同步观测。它们一起形成了一个虚拟的地球大小的无线电碟形天线，提供了独特的高图像分辨率。“凭借EHT令人难以置信的角度分辨率，我们可以在月球上观看台球比赛，而不会忘记比分！”该论文的主要作者、哈佛-史密森尼天体物理中心的天文学家、黑洞倡议研究员马克·威格斯说。2009-2013年，M87*由早期EHT原型阵列观测到，2009-2012年，望远镜位于三个地理位置，2013年位于四个位置。2017年，EHT通过位于全球五个不同地理位置的望远镜达到成熟。

　　“去年，我们看到了一个黑洞阴影的图像，由围绕M87*旋转的热等离子体形成的明亮新月和一个黑暗的中心部分组成，我们预计黑洞的事件视界在那里，”魏尔斯说。“但这些结果仅基于2017年4月为期一周的观察，时间太短，看不到太多变化。根据去年的结果，我们提出了以下问题:这种新月形的形态与档案资料一致吗？档案数据会显示新月的大小和方向相似吗？”

　　2009-2013年的观测数据比2017年的数据少得多，因此无法生成图像。相反，EHT团队使用统计建模来观察M87*的外观随时间的变化。虽然在成像方法中没有关于源形态的假设，但是在建模方法中，将数据与一族几何模板进行比较，在这种情况下，几何模板是不均匀亮度的环。然后使用统计框架来确定数据是否与这些模型一致，并找到最佳拟合模型参数。

　　将分析扩展到2009-2017年的观测，科学家已经表明M87*符合理论预期。黑洞的阴影直径与爱因斯坦广义相对论对65亿太阳质量黑洞的预测保持一致。“在这项研究中，我们表明，一般的形态，或不对称环的存在，很可能持续几年的时间尺度，”麻省理工学院干草堆天文台国家射电天文台(NRAO)的扬斯基研究员石田和彦·秋山说，他是该项目的贡献者。“多个观测时期的一致性让我们对M87*的性质和阴影的来源比以往任何时候都更有信心。”