中研院首度公佈星系偏振光 有助瞭解黑洞磁場

M87星系中心的偏振光影像，線條顯示與黑洞周圍磁場有關的偏振方向。圖片版權：EHT Collaboration。(中研院天文及天文物理研究所提供／李侑珊臺北傳真)

中研院天文所研究團隊現場展示並說明偏振光原理邏輯。(李侑珊攝)

中央研究院天文及天文物理研究所團隊，今日舉行記者會，首度公佈M87星系中心最新偏振光影像，有助瞭解黑洞磁場。(李侑珊攝)

中央研究院天文及天文物理研究所參與「事件視界望遠鏡」國際合作計劃，繼拍攝出人類史上第一張黑洞照片後，今(25)日則首度公佈M87星系中心最新偏振光影像，有助瞭解黑洞磁場，以及M87星系黑洞噴流如何從核心向外噴射至星系之外。研究成果於3月24日發表於《天文物理期刊通訊》。

M87星系距地球有5千5百萬光年之遙，由其核心所噴出的黑洞噴流，不僅延伸長達5千光年，也是該星系最神秘、最活躍的特徵之一。目前已知此噴流與黑洞周圍強力磁場有關，物質如何掉入黑洞，與黑洞噴流的產生，是當前天文物理學界最感興趣的課題之一，普遍認爲黑洞周圍的磁場在以上過程中都佔有重要角色。

「事件視界望遠鏡」偏振工作小組召集人、西班牙瓦倫西亞大學研究員Iván Martí-Vidal解釋，過去要呈現出一張偏振化圖像需耗費許多年，過程複雜，而藉由偏振光帶來的資訊，能使大家更瞭解首張黑洞影像背後的物理意義。

擔任「事件視界望遠鏡」理論模型工作小組協調人之一的臺灣師範大學助理教授卜宏毅認爲，臺灣「事件視界望遠鏡」團隊長期研究物質如何吸積到黑洞和黑洞噴流形成過程，這張黑洞的偏振影像，除了透露出M87黑洞周圍的物質與輻射特性，也與前年公佈的黑洞照片所推測的若干黑洞特徵相符合。

黑洞的周圍即爲「事件視界」(event horizon)，物質和能量皆因無限大的重力而無法逃脫，多數物質在靠近黑洞的邊境區域時即掉入其中；部分粒子卻在遭黑洞攫獲的最後一刻逃逸，以噴流之姿吹入遙遠太空。

美國科羅拉多大學助理教授Jason Dexter解釋，本次觀測結果發現，黑洞邊緣的磁場強大到能將熱氣體向後推，抵抗了重力拉力，只有穿過磁場的氣體才能盤旋落入事件視界。

中研院表示，天文所於2017年加入「事件視界望遠鏡」計劃，連結全球8座望遠鏡共同觀測，包含該所支援的次毫米波陣列望遠鏡（SMA)、阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡(ALMA)和詹姆士克拉克麥斯威爾望遠鏡(JCMT)，創建一個「口徑如一個地球大的望遠鏡」，其解析力之高，足以測量月球上一張信用卡的長寬。因爲有如此高的解析力，研究團隊才能直接觀測到黑洞陰影與其周圍亮環，並於最新發表的偏振光圖像中，清楚地看到亮環如何被磁化。