科学家“拍摄”首张空间分辨的黑洞事件视界尺度谱指数图像

本报讯（记者江庆龄）中国科学院上海天文台研究员路如森、助理研究员赵杉杉团队与合作者，首次获得了黑洞事件视界尺度的空间分辨谱指数分布，并揭示了谱指数随着与黑洞中心距离变化的规律，为黑洞开展了一次高精度的“空间光谱体检”。这是迄今人类获得的首张空间分辨的黑洞事件视界尺度谱指数图像。相关成果近日发表于《天体物理学杂志快报》。

得益于毫米波甚长基线干涉测量（VLBI）技术的发展，人类先后获得了M87星系中心和银河系中心超大质量黑洞的视界尺度图像，实现了对黑洞附近极端引力环境的直接探测。但单一频率的图像主要反映黑洞周围辐射的空间结构，只有将不同频率的观测结果结合起来，才能进一步解析辐射背后的物理性质。

基于2018年事件视界望远镜（EHT）和全球毫米波VLBI阵列获得的观测数据，研究团队对M87黑洞开展了双频联合光谱研究。研究人员利用1.3毫米和3.5毫米两个波段获得的黑洞视界尺度图像联合分析后发现，黑洞周围辐射性质会随着与黑洞中心距离的变化而发生显著改变。

这一特征直观地体现在谱指数的空间分布上。在靠近黑洞中心的区域，谱指数为正且随距离略有升高，表明该区域辐射仍受较强同步辐射自吸收影响。随距离增加，谱指数逐渐下降并由正转负，辐射逐渐过渡到光学较薄状态。值得一提的是，这一转变发生在距离黑洞中心约30微角秒的位置，与3.5毫米波段观测到的环状结构尺度一致。

以上结果表明，黑洞图像中的环状结构不仅反映了辐射形态，还与视界附近等离子体的辐射状态密切相关。“这使我们能够直接研究视界尺度等离子体状态随空间尺度的变化，并为理解吸积流与喷流形成过程提供新的线索。”赵杉杉表示。