黑洞“光谱体检”报告首次出炉，这次是“空间分辨率”级别

近年来，人类先后获得了第一张黑洞“照片”——M87星系中心的视界尺度图像，以及银河系中心超大质量黑洞的视界尺度图像，实现了对黑洞附近极端引力环境的直接探测。然而，单一“颜色”（频率）的图像主要反映黑洞周围辐射的空间结构，只有将不同“颜色”的观测结果结合起来，才能进一步解析辐射背后的物理性质，揭示黑洞附近等离子体的状态及其辐射机制。 近期，中国科学院上海天文台路如森、赵杉杉与国外合作者对M87黑洞开展了双频率联合光谱研究，首次获得黑洞事件视界尺度（注，事件视界尺度即黑洞边界尺度，黑洞质量越大，这个边界就越大）的空间分辨谱指数分布，并揭示了其距离黑洞中心远近发生变化的规律。这相当于给黑洞开展了一次高精度的“空间光谱体检”。这也是迄今为止人类获得的首张空间分辨率的黑洞事件视界尺度谱指数图像。相关成果发表于国际天文学期刊《天体物理学杂志快报》。 利用2018年事件视界望远镜和全球毫米波VLBI（甚长基线干涉测量）阵列获得的观测数据，研究团队通过分析1.3毫米和3.5毫米两个波段的黑洞视界尺度图像，发现黑洞周围的辐射性质会随着距离黑洞中心的变化而发生显著改变。在靠近黑洞中心的区域，谱指数为正，表明该区域产生的辐射会被周围等离子体大量吸收，很难向外传播出来；随着距离增加，谱指数逐渐下降并由正转负，能明显看出辐射区域慢慢变得通透，光线更容易穿过去。 尤为重要的是，这一转变发生在距离黑洞中心约30微角秒的位置，与3.5毫米波段观测到的环状结构尺度一致。这表明，黑洞图像中的环状结构不仅反映了辐射形态，还与视界附近等离子体的辐射状态密切相关。这为理解黑洞吸积流、喷流以及视界尺度辐射过程提供了新的线索。