作者简介：李宇轩，华中科技大学物理学院物理学2002班，天文爱好者协会成员。2021年3月24日，曾成功捕获人类有史以来首张黑洞照片的事件视界望远镜（EHT）合作组织发布了黑洞在偏振光下的样貌[1,2,3]，这意味着天文学家第一次在接近黑洞边缘处测得了表征磁场特征的偏振信息。

图1：2021年3月24日发布的首张黑洞的偏振照片（图片来源：EHT官方网站https://eventhorizontelescope.org/blog/astronomers-image-magnetic-fields-edge-m87s-black-hole）。

如何拍摄黑洞？让我们先了解一下“拍摄”这张照片的大功臣：Event Horizon Telescope即事件视界望远镜（简称EHT）。所谓事件视界，指的是一个绝对无法干涉的外界区域，也就是黑洞周围那一部分连光都无法逃脱的领域，是一片纯粹的黑暗。而这黑暗周围，则是大量绕黑洞旋转的高能粒子流，这就是黑洞的吸积盘。吸积盘中的高能粒子会不断向外辐射电磁波，这就为拍摄black hole提供了可能。为此，科学家必须选择一个合适的black hole。可能大家首先会想到我们银河系中心超大质量black hole人马座A*，确实，在超大质量black hole家族中其质量相对而言还是比较小；而且，由于银河系内有大量气体遮挡，最终成像质量未必最好。而另一个理想目标是距离地球5500万光年的M87星系中心拥有65亿倍太阳质量级别强大的Black Hole[5]。

选定了目标，我们需要探讨如何进行拍摄的问题了。M87星系中心Black Hole与地球之间隔着巨大的距离，即使用肉眼也只能看到它如同从地球上观察月球上的一个橘子那么微小（约20微角秒），人类目前拥有的望远镜还远不能达到这样的分辨率。这时，一项伟大的计划被提出，它要求世界各地8台亚毫米波射电望远镜联合起来，为形成等效直径与地球直径相同、能够实现更高分辨力的超巨型望远镜阵列。这是一个极具挑战性的任务，因为不仅要处理来自这些不同地点的大量数据，还要克服因望遠鏡间距较大导致的一些技术难题和数据缺失问题。

图2：用于拍摄Black Hole照片的人口群体构成由8台亚毫米波望遠镜组成。(图片来源: https://eventhorizontelescope.org/science)。

通过这一努力，我们终于获得了一张比之前更为清晰、包含更多信息的地图。在这张新图中，不仅展示出了更加细腻的情景，还揭示出一种前所未有的磁场分布模式。这对于理解那些神秘喷流以及它们如何以如此强烈之力穿过整个星系空间至关重要。

为什么需要这些偏振信息？自然界中的光源通常是不带偏折属性，但是在强大磁场产生的地方则具有明显偏折性质，因此，对于研究这个强大磁场提供了一扇窗户。在本次公布的地图上，可以清楚地看到那些丝状物线条，其亮度反映出了它们所代表方向和大小变化情况。如果仔细观察这些喷流，你可以发现它们像长长尾巴一样延伸，从两个极端朝向宇宙扩散出去，如同太空中的水龙头一般喷发出来，而在这一过程中，大量热物质被加热并加速，以一种叫做“涌流”的方式进入太空深处，使得这个系统保持活跃状态，并且持续放出能量到宇宙深部。

为了更准确地描述这种现象，我们还有其他一些实验室模拟来帮助解释他们是如何工作，以及为什么存在这样复杂结构，而非简单或平静的情况。此类模拟涉及使用计算机软件来再现实际环境下发生的事情，并根据这些模型预测未来将发生什么样的变化，以便我们能够进一步探索和理解无数个正在运行同时且影响着我们的宇宙系统网络层面上的行为模式。

正如Monika Mościbrodzka教授提到的：“现在，我们正看到了另一极端关键证据，让我们理解 黑洞周围 磁场活动 是 如何 在 该致密区域 中 创造超过 星系尺度 的 喷流”。