繼2019年4月全球首張黑洞照片發布後，黑洞又迎來新進展。
3月24日22：00，曾經成功捕獲人類有史以來首張黑洞照片的事件視界望遠鏡（EHT）合作組織，又為揭示M87超大質量黑洞提供了一個嶄新視角：它在偏振光下的影像。
來自全球多個組織和大學的300多名研究人員參與了這項研究。中國科學院上海天文台牽頭組織協調包括8位台內研究人員在內的國內學者參與了此次的EHT合作。
今天公布的新影像
新進展意義為何？
這是天文學家第一次在如此接近黑洞邊緣處測得表徵磁場特徵的偏振信息。這一結果對解釋距離地球5500萬光年的M87星系如何從其核心向外傳播能量巨大的噴流至為關鍵，而且對於推斷吸積盤的模型有所幫助。
EHT偏振測量工作組協調員、荷蘭拉德布德大學助理教授莫妮卡·莫西西布羅茲卡（Monika Mo?cibrodzka）說：「我們現在看到了下一個關鍵證據，用以解釋黑洞周圍磁場的行為以及在這個非常緻密空間中的物理過程是如何驅動尺度遠超星系本身的強大噴流。」
2019年4月10日，科學家們發布了有史以來第一張黑洞圖像，揭示了一個明亮的環狀結構及其黑暗的中央區域——黑洞的陰影。此後，EHT合作組織深入研究了2017年收集到的M87星系中心超大質量黑洞的數據。他們發現，M87黑洞周圍的相當一部分光是偏振的。
第一張黑洞圖像
所謂偏振（也稱極化），是電磁波的一種屬性，指電磁波在與其傳播方向垂直的平面內沿著某一特定方向振盪的性質。光就是一種電磁波，由耦合振盪的電場和磁場組成，而電場和磁場的振盪方向總是互相垂直的，因此光的偏振信號攜帶著光線發出位置的電磁場信息。
當光線通過某些濾光片（如偏光太陽眼鏡的鏡片），或從被磁化的高溫區域發出來時，光就會發生偏振。就像偏光太陽眼鏡能減少來自明亮表面的反射和眩光從而幫助我們看得更清楚一樣，天文學家可以通過觀察來自黑洞邊緣的光的偏振特性來銳化他們的視野。具體而言，偏振測量可以讓天文學家繪製存在於黑洞邊緣的磁力線。
美國科羅拉多大學博爾德分校助理教授、EHT理論工作組協調員傑森·德克斯特（Jason Dexter）解釋說：「觀測結果表明，黑洞邊緣的磁場非常強，其作用力足以使得高溫氣體能夠抵禦引力的拉扯。只有溜過磁場的氣體才能以旋進的方式進入到事件視界。」
繪製難度為何大？
從M87的核心噴射出來的明亮的能量和物質噴流，向外延伸了至少5000光年，是該星系最神秘、最壯觀的特徵之一。大部分靠近黑洞邊緣的物質都會落入其中。然而，周圍也有一些粒子會在被捕獲前的瞬間逃逸並以噴流的形式向外傳播。
為了更好地理解這一過程，天文學家構建了不同的關於黑洞邊緣物質行為的模型。但他們仍然不清楚比星系尺度還要大的噴流究竟是如何從星系中心（這一通常只有太陽系般大小）區域發射出來的，也不知道物質究竟是如何落入黑洞的。這個新的EHT黑洞偏振圖像，使天文學家首次成功探究黑洞外緣區域的物理過程，在那裡物質可能被吸入或被噴射出來。
EHT偏振測量工作組協調員、西班牙瓦倫西亞大學GenT傑出研究員伊萬·馬蒂·維達爾（Iván Martí-Vidal）解釋說：「這項工作是一個重要的里程碑：偏振光所攜帶的信息能讓我們更好地理解在2019年4月發布的黑洞圖像背後的物理，這在以前是不可能的。」他補充說，「由於獲取和分析這些數據涉及到十分複雜的技術，科學家們為繪製這一偏振圖像用了更多的時間。」
EHT合作成員、上海天文台路如森研究員說，之所以拍攝黑洞偏振照片很難，主要有三個原因，首先是因為偏振特徵本身就比較弱。第二是因為偏振輻射在每個小尺度局部區域都是不同的，但若是沒有足夠的分辨本領探測這些區域內偏振輻射的話，觀測到的偏振特徵就會由於不同區域的迭加效應而被削弱。
「最後，由於光在從發出到遠離黑洞的過程中，穿過了黑洞周圍的熱氣體。在這一過程中存在法拉第旋轉效應，即指在磁化介質中偏振的方向會發生旋轉，會削弱偏振特徵。」路如森告訴第一財經。
EHT合作成員、上海天文台江悟副研究員對第一財經補充道：「常規甚長基線干涉測量（VLBI）偏振測量就很困難，EHT因比常規VLBI觀測頻率更高，得到這個偏振圖像更是充滿挑戰。」這也可以理解為什麼在首張黑洞圖像出爐後，偏振圖像的面世又花費了近兩年的時間。
為了觀測M87星系的中心，這項合作將世界各地的八台望遠鏡連接起來，創建了一個虛擬的類似地球大小的望遠鏡——EHT。EHT的分辨本領相當於在地球上看清月面一張信用卡所需的解析度。這使研究團隊能夠直接觀察到黑洞的陰影以及環繞的光環，新的偏振圖像清楚地顯示出該光環是磁化的。
