事件视界望远镜（EHT）合作组织发布的一张新照片揭示了在超大质量黑洞人马座A*（Sagittarius A*：Sgr A*）边缘强而有序的螺旋型磁场。这是首次看到的隐藏在银河系中心的巨兽的偏振辐射图像，它向人们揭示了一个与M87星系中心的黑洞（M87*）非常相似的磁场结构，意味着强磁场可能是所有黑洞所共有的特征。这种相似性还暗示了Sgr A*中存在一个隐藏的喷流。这些结果日前发表在《天体物理学快报》上。

事件视界望远镜合作组织（EHTC）发布的银河系中心黑洞（人马座A*）的偏振图像。EHTC在2022年发布了我们银河系中心黑洞的首张照片，如今捕获了这一巨兽在新视角——偏振光下的影像。这是天文学家首次在最靠近人马座A*黑洞边缘检测出表征磁场的偏振信息。图中细线表示偏振的方向，它与黑洞阴影周围的磁场相关。 

科学家们在2022年发布了距离地球约27,000光年的银河系中心超大质量黑洞Sgr A*的首张照片，尽管Sgr A*的大小和质量比M87*小了上千倍，但它俩看起来出奇地相似。这使得科学家们不得不问这两个黑洞除了外貌是否还有其它共同特征。为了寻找答案，他们决定研究Sgr A*的偏振辐射。之前对M87*周围光线的研究表明，环绕M87*的磁场允许它将物质以喷流的形式发射到周围环境当中。这项最新工作揭示了Sgr A*可能也存在相同的情况。

“我们现在所看到的是在银河系中心黑洞附近的强烈、扭曲但又有序的磁场，” 哈佛-史密松天体物理中心的NASA哈勃奖学金项目爱因斯坦研究员兼项目联合负责人Sara Issaoun表示。“除了发现Sgr A*的偏振结构与在更大更强的M87*中所见的极其相似之外，我们还了解到强而有序的磁场对黑洞与其周围气体和物质的相互作用至关重要。”

光是一种振荡或运动的电磁波，它使我们能够看到物体。有时，光会在特定的方向振荡，我们称这个现象为“偏振”。尽管偏振光无处不在，但我们人眼难以将其与“正常”光区分开。在这些黑洞周围的等离子体中，绕着磁力线旋转的粒子会产生垂直于磁场的偏振模式。这使天文学家能够越来越清楚地观察黑洞区域中正在发生的事情，并绘制出磁力线。

“通过对黑洞附近热发光气体的偏振光成像，我们直接推断出了贯穿黑洞吸食并喷射的气体和物质的磁场的结构和强度。” 哈佛大学黑洞项目研究员兼项目联合负责人Angelo Ricarte表示。“偏振光让我们更多地了解了天体物理学、气体的性质以及黑洞供给过程中发生的物理机制。” 。

但是，使用偏振光给黑洞成像并不像戴上一副偏振太阳镜那么容易，这对于Sgr A*尤其如此，它变化很快从而不会静止不动地等待被拍照。对银河系中心超大质量黑洞成像需要用比之前对M87*成像更复杂的工具，因为M87*是一个相对更为稳定的对象。来自中国台湾“中央研究院”天文与天体物理研究所的EHT项目科学家Geoffrey Bower表示：“在首张照片的基础上制作偏振图像就像看到封面后再去翻阅一整本书。由于Sgr A*在我们试图拍摄它时在四处移动，即使是重建非偏振照片也很困难，”他补充说，由于Sgr A*的变化，发布的第一张（非偏振）照片是在众多张图像基础上的平均。“我们深感宽慰的是这次竟能成功获得其偏振照片。一些理论模型曾认为Sgr A*过于混乱和湍动以至于无法重建出偏振图像，但好在宇宙并没那么残忍。”

科学家们为获得这两个超大质量黑洞的偏振光照片而备受鼓舞，这些照片及其所携带的信息为我们对比不同大小和质量的黑洞提供了新的方法。随着技术的进步，这类照片将能向我们透露更多关于黑洞及其相似性或差异性的秘密。

EHT副项目科学家、来自意大利那不勒斯费德里科二世大学的教授Mariafelicia De Laurentis表示：“M87*的磁场结构与Sgr A*的如此相似，这一事实意义重大。因为它表明，尽管不同的超大质量黑洞在质量、大小和周围环境方面千差万别，但支配黑洞吸积物质以及发射喷流的物理过程可能是普适的。这一结果促使我们去完善理论模型和数值模拟以提高我们对黑洞事件视界附近物质所受到影响的认识。” 

EHT合作组织自2017年以来已开展了多次观测，并计划于2024年4月再次观测Sgr A*。这张拍摄于2017年的银河系中心黑洞的偏振照片的问世让人们对后期更多的EHT发现充满期待。EHT合作组织成员，包括持续参与的中国大陆十余位科学家正在努力分析所有的观测数据。随着EHT合作组织逐年引入新的望远镜、更宽的记录带宽和新的观测频率，捕获的照片质量有望不断获得提升。中国也在积极推进亚毫米波望远镜建设和技术发展，计划下一个十年其性能将扩展到足以拍摄高保真度的Sgr A*电影，或许能够找到隐秘的Sgr A*喷流，以及让天文学家在其他黑洞中观察到类似的偏振特征。与此同时，将EHT阵列扩展到太空无疑将获得空前清晰的黑洞照片。

上海交通大学李政道研究所学者水野陽介（Yosuke Mizuno）是EHT的科学委员会成员。他在这项工作中提供了模拟模型。

论文链接：

First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring

First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VIII. Physical Interpretation of the Polarized Ring