在银河系中心，我们看到了世上最迷人的一碗“意大利面”

借助事件视界望远镜，天文学家第一次观测到了黑洞视界附近的磁场。图片来源：CfA

(艾麦乐/译 )大多数人把黑洞当成是宇宙中的巨型真空吸尘器，会把所有靠它太近的东西全都吞噬掉。然而，星系中心的超大质量黑洞更像是宇宙引擎，将落向黑洞的物质转化为能量，以强烈辐射的形式释放出来，亮度甚至超过周边所有恒星放出的光芒。如果这个黑洞在自转，它还能产生强劲的喷流，将物质向外喷射到成千上万光年，从而塑造整个星系的面貌。科学家认为，这些黑洞引擎是由磁场驱动的。现在，有史以来第一次，天文学家在我们银河系中心超大黑洞事件视界的外侧探测到了磁场。

这项研究的主要作者、美国哈佛－史密松天体物理中心（CfA）的迈克尔·约翰逊（Michael Johnson）说，“了解这些磁场至关重要。之前还没有人能够在黑洞的事件视界附近分辨出磁场，直到现在。”

首席研究员、CfA及美国麻省理工学院（MIT）的谢普·多尔曼（Shep Doeleman）补充道，“人们早就预言这些磁场应该存在，但以前还从来没人看到过它们。我们的数据给几十年来的理论研究提供了坚实的观测基础。”

这一壮举是借助事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）完成的。事件视界望远镜由世界各地的多台射电望远镜联网而构成，它的效果相当于一台地球那么大的巨型望远镜。由于越大的望远镜能够提供更多的细节，事件视界望远镜最终将有能力分辨小到15微角秒的特征。（1角秒相当于1度的1/3600，15微角秒就相当于在地球上看月亮表面一颗高尔夫球的大小。）

这么高的分辨率是必须的，因为黑洞是宇宙中最致密的天体。银河系中心的黑洞，即人马座A*，质量相当于太阳的400万倍，而它的事件视界直径只有1300万千米，比太阳系里水星的轨道还小。而且由于这个黑洞距离地球25000光年，从地球上看去，它的视界大小就只有区区10微角秒。幸好，黑洞强大的引力会弯曲并放大事件视界，使得它看起来要大一些，可以达到大约50微角秒。这样的大小，事件视界望远镜可以轻松分辨。

事件视界望远镜由世界各地的射电望远镜联网而构成，最终将有能力直接拍摄银河系中心超大黑洞的视界。图片来源：亚历桑那大学

事件视界望远镜在1.3mm波长的射电波段进行观测。研究团队测量了这些光的线偏振。在地球上，阳光经过反射之后会变成线偏振光，这也是偏振太阳镜能够遮挡阳光和减少眩光的原因所在。而在人马座A*这个超大黑洞周围，偏振光则是由沿着磁力线盘旋的电子发出的。因此，这些光直接揭示了磁场的结构。

人马座A*被一个吸积盘包围，其中都是绕着黑洞旋转的物质。研究团队发现，磁场在靠近黑洞的某些区域是混乱的，有着杂乱的磁圈和涡漩，就像搅在一起的意大利面。相反，其他区域的磁场则有序得多，可能是物质喷流产生的区域。

他们还发现，黑洞周边的磁场在短至15分钟的时间段内都会发生明显变化。

约翰逊说，“事实再次证明，银河系中心是一个精力充沛的地方，动态超出我们之前的想象。那些磁场全都在跳动。”

这些观测运用了位于三个不同地点的天文观测设备：位于夏威夷莫纳克亚山的亚毫米波阵和麦克斯韦望远镜；位于亚利桑那州格雷厄姆山的亚毫米波望远镜；以及位于加利福尼亚Bishop附近的毫米波天文学研究联合阵（CARMA）。随着世界各地更多射电天线加入事件视界望远镜，它将获得越来越高的观测分辨率，最终目标则是首次直接拍摄黑洞的事件视界。

多尔曼说，“要建造一台横跨整个地球的望远镜，唯一的办法就是把世界各地的科学家召集起来一起工作。有了这一成果，事件视界望远镜距离破解天文学的一个中心悖论又更近了一步，那就是——为什么黑洞会如此明亮？”

相关论文发表在今天（12月4日）出版的《科学》杂志上。

（编辑：Steed；排版：Sol_阳阳）

编译来源：CfA官网，Event Horizon Telescope Reveals Magnetic Fields at Milky Way's Central Black Hole

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