黑洞自旋终于找到更为有力的观测证据！北京时间9月27日，国际学术期刊《自然》（Nature）刊发一篇由中国科学家领衔的黑洞研究成果论文，发现M87星系中心黑洞喷流呈现周期性摆动，摆动周期约为11年，振幅约为10度。这项研究成果成功地将M87星系中心黑洞喷流的动力学与该星系中心超大质量黑洞的状态联系起来，为M87黑洞自旋的存在提供了观测证据。

倾斜吸积盘模型的示意图 科研人员制图

人类首次“看见”的那个黑洞，位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。2019年，科学家首次发布M87黑洞的图像，此后持续开展对M87黑洞的观测研究。

这项最新研究成果的论文第一作者兼通讯作者、之江实验室博士后崔玉竹介绍，利用甚长基线干涉测量（VLBI）技术，科研人员在解析M87黑洞喷流结构过程中，惊奇地发现东亚VLBI网在2017年3月观测到的M87黑洞喷流指向，与以往有所不同。紧盯这一蛛丝马迹，通过深入分析近23年来全球多个VLBI网的观测数据，最终发现M87黑洞喷流呈现周期性摆动，摆动周期约为11年，振幅约为10度。这首次为黑洞自旋理论提供了最有力的观测证据。

活动星系中心的超大质量黑洞，堪称宇宙中最具破坏性的神秘天体之一。它们引力巨大，通过吸积盘“吃进”大量物质，同时又将物质以接近光速的高速“吐出来”，力量之大可以“吐到”数千光年以外。宇宙中到底有什么力量可以改变黑洞喷流方向，使其产生周期性摆动呢？

上图：2013年至2018年期间每两年合并后的M87喷流结构，观测频段为43GHz。下图：基于2000年至2022年以一年为单位合并的图像得出的最佳拟合结果。科研人员制图

在更深入的研究中，科研团队基于观测结果进行了大量理论调研和细致分析，并使用超级计算机结合最新数据进行了数值模拟。结果证实：当吸积盘的旋转轴与黑洞的自旋轴存在夹角时，会因参考系“拖曳效应”导致整个吸积盘的摆动，而喷流受吸积盘的影响也会产生摆动。这一现象符合爱因斯坦的广义相对论预测的“如果黑洞处于旋转状态，会导致参考系拖曳效应”。

云南大学中国西南天文研究所副研究员林伟康表示，虽然自旋是黑洞理论的基础假设，但此前并没有直接观测证实。此次研究成功地将M87黑洞喷流动力学，与该星系中心超大质量黑洞状态联系起来，在支撑基础理论的同时，为进一步揭开黑洞的神秘面纱提供了关键要素。

甚长基线干涉测量（VLBI）技术，能将位于全球不同地点的多个射电望远镜联合起来，达到一架超大望远镜的观测效果。在这项最新研究中，使用了包括东亚VLBI网在内的多个国际观测网数据，全球共有超过20个射电望远镜为此项研究做出了贡献，其中包括中国科学院上海天文台65米天马望远镜和新疆天文台南山26米射电望远镜。

中国科学院上海天文台天马望远镜观测站。黄晓慧 摄

自2017年起，我国的这两台射电望远镜持续参与东亚VLBI网观测，分别在提高观测灵敏度和角分辨率上发挥了重要作用。据中国科学院上海天文台台长沈志强介绍，该台已于近期在西藏日喀则开工建设一台40米射电望远镜，建成后将进一步提升东亚VLBI网的高分辨率毫米波成像观测能力。

中国科学院国家天文台研究员、“中国天眼”首席科学家、之江实验室计算天文首席科学家李菂认为，我国科学家牵头取得的这项研究成果，离不开射电天文学与计算科学的深度融合。随着数据不断积累，之江实验室正在将人工智能、云计算等技术引入到天文领域，多学科携手共同探索宇宙奥秘。

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