【科技訊】黑洞周圍有一圈濃密呈盤狀的熱氣體正在旋轉(zhuǎn)，盤中心發(fā)出白熱的光,，盤緣因受到黑暗背景烘托而可看得見,。從右上方一直朝左下方延展，一縷縷青綠色的物體是快掉入黑洞的物質(zhì)在順著磁場引導(dǎo)下所形成的噴流,。以虛線標(biāo)記的范圍是最內(nèi)圈穩(wěn)定圓型軌道,，這是物質(zhì)以軌道繞著黑洞轉(zhuǎn)的最近距離，再更靠近而超過此距離的話,，則物質(zhì)軌道開始呈現(xiàn)不穩(wěn)定,，然后掉入黑洞中。

由包括中研院天文所的賀曾樸院士以及井上允特聘研究員所組成的國際研究團(tuán)隊(duì),，首次觀察到了位于星系M87中心巨大黑洞附近所發(fā)出的高速噴流之源頭,，并將這項(xiàng)重要的觀測結(jié)果于2012年9月27日發(fā)表于Science期刊。這項(xiàng)研究工作除了讓人類更逼近黑洞邊緣那受到黑洞重力扭曲的時空當(dāng)中外，也提供了M87中心的巨大黑洞正在以高速旋轉(zhuǎn)的證據(jù),。在未來的幾年內(nèi),，當(dāng)中研院天文所與美國史密松天文臺共同建造的格陵蘭望遠(yuǎn)鏡加入觀測的行列后，人類將能夠直接拍攝M87中心黑洞的事件視界,，揭開黑洞的神秘面紗,。

M87是距離地球約五千萬光年的一個橢圓星系。在這個星系的中心有著一個比太陽質(zhì)量大60億倍的巨大黑洞,。此外,，M87還擁有一條從星系中心延伸至外太空，長度約5,000光年的高速噴流,。這條噴流是由運(yùn)動速度接近光速的游離氣體所組成,。理論天文物理學(xué)家認(rèn)為，高速噴流的形成是由于黑洞周圍的磁場把一部份快被吸進(jìn)黑洞的物質(zhì)以極高的速度向外拋出所造成,。

雖然天文學(xué)家們已觀察M87的高速噴流數(shù)十年,，但由于望遠(yuǎn)鏡的解析度不足，星系中心所發(fā)出的高速噴流的來源卻遲遲無法觀察到,。在此同時,，天文物理學(xué)家關(guān)于高速噴流之來源的理論也仍無法被實(shí)際觀測所印證。然而,，最近由美國,、臺灣、日本,、德國與加拿大的天文學(xué)家所組成的國際研究團(tuán)隊(duì)在提高望遠(yuǎn)鏡的解析度上有了明顯的突破,。透過特長基線干涉技術(shù)，天文學(xué)家們以連結(jié)位于美國加州,、亞歷桑那州與夏威夷三地的電波望遠(yuǎn)鏡的方式,，模擬出一個相當(dāng)于半個地球大小的望遠(yuǎn)鏡。參與這次研究的井上允博士表示：這種虛擬電波望遠(yuǎn)鏡的解析度高達(dá)能將放在月球表面上的一只兔子的頭看得清清楚楚,，也正由于這樣的高解析度使得天文學(xué)家們第一次觀察到黑洞噴流的最底部,。

一般黑洞的半徑大小稱之為史瓦西半徑。任何物體,，甚至是運(yùn)動速度最快的光,，只要進(jìn)入到史瓦西半徑的范圍之內(nèi)，都會被黑洞吸進(jìn)去而無法逃脫,。這個連光也無法逃脫的區(qū)域稱之為黑洞的事件視界,。根據(jù)目前的黑動噴流理論，噴流的產(chǎn)生區(qū)域大約是在距離黑洞中心數(shù)個史瓦西半徑的范圍之內(nèi),，但確切的位置會隨著黑洞旋轉(zhuǎn)的快慢與黑洞周圍的氣體被吸進(jìn)黑洞的方向而改變,。本院天文所所長賀曾樸院士表示：這次的觀測發(fā)現(xiàn)，M87的高速噴流是在距離黑洞不超過5.5個史瓦西半徑的范圍內(nèi)所發(fā)出來的。此外,，在觀測與理論比對之后,，天文學(xué)家們推測M87中心的這個幾乎跟太陽系一樣大的巨大黑洞并不是靜止不動，而是正在以只比光速小幾倍的速度旋轉(zhuǎn)的,。

位于巨橢圓星系M87中心有一個質(zhì)量達(dá)太陽70億倍的黑洞會噴出超相對論性噴流,。由于噴發(fā)模式時有不同，本圖透過模擬,，將三種不同噴流模式所各自對應(yīng)的事件視界圖像也加以一一解析,。三張圖像所顯示的是不同的黑洞自旋以及不同噴流起始位置所對應(yīng)的噴流模型。請注意位于這個模擬影像的中心,，有一個黑洞所投下的陰影-它的大小，與最近在毫米波波段的特長基線干涉儀的觀測所推測出的陰影大小,，大致相等,。

雖然天文學(xué)家們在提高電波望遠(yuǎn)鏡的解析度上有了突破，并因此觀察到了星系M87黑洞噴流的底部,，但目前的解析度仍不足以能夠直接拍攝M87中心巨大黑洞的事件視界的影像,。目前中研院天文所正準(zhǔn)備在北極圈內(nèi)的格陵蘭島的頂峰上建造一座直徑十二米寬的格陵蘭望遠(yuǎn)鏡，并預(yù)計在2015年年底開始運(yùn)作,。賀曾樸所長表示：格陵蘭望遠(yuǎn)鏡將與位于美國,、歐洲與智利的幾個電波望遠(yuǎn)鏡作連線，并模擬出一個相當(dāng)于地球一樣大的望遠(yuǎn)鏡,。這樣的一個虛擬望遠(yuǎn)鏡將能夠提供足以直接拍攝黑洞事件視界的影像的解析度,。若我們能成功地拍攝到M87中心黑洞的影像，這不但會提供黑洞存在的最直接證據(jù),，它同時也會透露出許多黑洞的物理訊息,，并將能夠?qū)垡蛩固沟膹V義相對論作出一個相當(dāng)嚴(yán)格的測試。無論如何,，黑洞事件視界影像的拍攝將成為科學(xué)史上的一個里程碑,。