中国科学家主导研究证实黑洞M87自旋 符合广义相对论

据新华社报道，由中国科学家主导、全球45个科研机构组成的国际科研团队共同努力之下，证明人类首次用肉眼「看见」的黑洞M87确实在自旋，这一现象符合爱因斯坦广义相对论的相关预测。相关研究成果9月27日发表在国际学术期刊《自然》（Nature）。

M87在不同年份的喷流结构（观测频段为43GHz）。科研人员制图

倾斜吸积盘模型的示意图。 科研人员制图

由「事件视界望远镜」（EHT）合作组织于2019年拍摄的M87超大质量黑洞（左）；和PRIMO演算法生成的更精细的新图像（右）。 路透社

在3.5毫米波长观测到的M87黑洞及喷流同框「全景图」。 路透社

M87黑洞（想象图）路透社

据最新论文的第一作者兼通讯作者、之江实验室博士后崔玉竹介绍，利用甚长基线干涉测量（VLBI）技术，科研人员在解析M87黑洞喷流结构过程中，惊讶地发现东亚VLBI网在2017年3月观测到的M87黑洞喷流指向，与以往有所不同。

首次观测证实黑洞确实自旋

发现蛛丝马迹后，科学家深入分析近23年来全球多个VLBI网的观测数据，最终发现M87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。是首次为黑洞自旋理论提供了最有力的观测证据。

活动星系中心的超大品质黑洞，堪称宇宙中最具破坏性的神秘天体之一。它们引力巨大，通过吸积盘「吃进」大量物质，同时又将物质以接近光速的高速「吐出来」，力量之大可以「吐到」数千光年以外。宇宙中到底有什么力量可以改变黑洞喷流方向，使其産生周期性摆动呢？

广义相对论预言参考系拖曳

在更深入的研究中，科研团队基于观测结果进行了大量理论调研和细致分析，并使用超级电脑结合最新数据进行了数值模拟。结果证实：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」（frame-dragging effect）导致整个吸积盘的摆动，而喷流受吸积盘的影响也会産生摆动。这一现象符合爱因斯坦的广义相对论预测的「如果黑洞处于旋转状态，会导致参考系拖曳效应」。

云南大学中国西南天文研究所副研究员林伟康表示，虽然自旋是黑洞理论的基础假设，但此前并没有直接观测证实。此次研究成功地将M87黑洞喷流动力学，与该星系中心超大品质黑洞状态联系起来，在支撑基础理论的同时，为进一步揭开黑洞的神秘面纱提供了关键要素。=

被观测到的黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。2019年，科学家首次发布M87黑洞的图像，此后持续开展对M87黑洞的观测研究。

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