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东方网记者范易成9月27日报道：记者近日从在上海天马望远镜园区举办的M87黑洞新进展的媒体发布会上获悉，中国科学家领衔的国际科研团队通过分析多个甚长基线干涉测量（VLBI）网在2000年至2022年的观测数据，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。这一现象符合爱因斯坦的广义相对论关于“如果黑洞处于旋转状态，会导致参考系拖曳效应”的预测。

发布会现场

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有力的观测证据。北京时间2023年9月27日，这项研究成果在国际顶级期刊《自然》（Nature）上发表。

倾斜吸积盘模型的示意图（来源：Yuzhu Cui et al. 2023、Intouchable Lab@Openverse和之江实验室）

10国45机构79位科学家的国际大合作

黑洞是宇宙中最具破坏性且最神秘的天体之一。它们引力巨大，通过吸积盘“吃进”大量物质，同时也将物质以接近光速的高速“吐出”到数千光年以外。超大质量黑洞、吸积盘和喷流之间的能量传输机制是怎样的？这是一个困扰了物理学家和天文学家一个多世纪的难题。

目前，科学家们广泛接受的理论认为，黑洞的角动量是能量的来源，一种可能是如果黑洞附近存在磁场且黑洞处于旋转状态，会如导体切割磁力线一般产生电场，从而加速黑洞周围的电离体，最终部分物质会携带巨大的能量被喷射出去。其中，超大质量黑洞的自旋，是这一理论的关键因素。但黑洞自旋参数极难测量，甚至黑洞是否处于旋转状态至今尚没有直接的观测证据。

发布会现场

记者获悉，本次发表这一成果的科研团队由10国45个机构的79位科学家组成。论文第一作者兼通讯作者、之江实验室的博士后崔玉竹表示，很开心也很幸运能有这一重大发现。由于黑洞自旋轴与吸积盘角动量之间的夹角较小、进动周期又超过十年，积累超两个周期的高分辨率数据，并对M87结构的仔细分析，都是获得这一成果的必要条件。”

日本国立天文台的秦和弘博士补充说：“继使用事件视界望远镜拍摄到M87星系中的黑洞照片后，这个黑洞是否在自旋就一直是科学家们关注的最核心问题。现在，我们的成果从观测上进一步肯定了以往的预期，这个黑洞确实在自旋！”

研究团队基于观测结果进行了大量细致的理论调研和分析，并使用超级计算机进行了最新的结合了M87性质的数值模拟。数值模拟的结果证实了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进动，而喷流受吸积盘的影响也产生进动。探测到喷流的进动可为M87中心黑洞的自旋提供有力的观测证据，带来对超大质量黑洞性质的新认知。

上海天文台天马射电望远镜发挥了重要作用

记者了解到，这项研究使用了包括东亚VLBI网（EAVN）、美国的甚长基线阵列（VLBA）、韩国KVN和日本VERA联合阵列（KaVA）以及东亚到意大利/俄罗斯联合的EATING观测网在内的多个国际观测网络的170个观测数据，全球超过20个射电望远镜为这项研究做出了贡献。

其中，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米射电望远镜自2017年起持续参与EAVN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。

上海天文台天马射电望远镜

天马望远镜坐落于上海松江佘山，是国内领先、亚洲最大的65米口径全方位可动大型射电天文望远镜系统。据天马望远镜总工程师刘庆会介绍，自2012年投用以来，望远镜已为嫦娥二号奔小行星探测、嫦娥三号月球软着陆、拍摄黑洞照片等任务做出了贡献。“对于本次研究，天马望远镜也进行了长时间的观测，提供了大量的观测数据。“刘庆会说，“现在望远镜每年运行时长超7000小时，几乎是全年无休。”

“研究团队预测还有更多的星系中心黑洞具有类似的倾斜的吸积盘结构，如何去探测是一项重大的挑战，未来还有很多谜团需要更多的长期观测和更加详细的分析才能解开。”中国科学院上海天文台沈志强研究员表示，本次的重大发现已经充分展现了毫米波VLBI技术在研究超大质量黑洞和探索宇宙奥秘中的独特优势。近期开工建设的上海天文台日喀则40米射电望远镜，建成后也将进一步提升EAVN的高分辨率毫米波成像观测能力。“我们希望藉此推动发展中国亚毫米波天文观测。”

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