M87黑洞阴影、吸积流和喷流共同构成的全景景象（中国科学院上海天文台供图）

七年之前，人类借助事件视界望远镜首次映照出黑洞真实影像，如今，中国科学家凭借新发现，向着“理解黑洞”这一境界再近了一步。中国科学院上海天文台传来讯息表明，该台研究人员与国际同僚联手，从2018年的观测资料中解构出M87星系中心超大质量黑洞在事件视界这微小尺度上的空间分辨谱指数图谱。此举犹如给5500万光年外的黑洞做了一次精密的“光谱探查”。7月20日刊登的国际天文学期刊《天体物理学快报》上，这篇研究论文详尽介绍了这一成果。

七年之变：从单一色调到双重印象

2019年，事件视界望远镜（EHT）协作团队揭开了首张黑洞照片——M87星系中心黑洞的“肖像”，让全人类得以窥见黑洞真颜。紧接着，他们又将银河系中心的黑洞也摄入镜头。

然而，这项研究所呈现的图形，更像是单一色彩的“灰度影像”，它们能够展现出黑洞周边的辐射分布情形——如果想要知晓黑洞周边极端空间的物理变迁，就必须将不同波段的影像组合起来分析。

为此，来自上海天文台的助理研究员赵杉杉、研究员路如森等研究人员与协作者，运用EHT与全球毫米波VLBI阵列在2018年的观测数据，对M87黑洞在1.3毫米与3.5毫米两个频率上同时进行图像分析。

综合两种频率的影像，研究团队成功计算出黑洞事件视界尺度上辐射强度随频率变化的图谱——即“谱指数”的空间分布状况。论文执笔赵杉杉解释到，谱指数如同天体的“光谱印记”，可以揭示辐射的物理缘由，“不同的辐射程序会留下各异的印记”。

光环与真实环境关联紧密

研究成果明确展现了黑洞周围辐射特性随半径变化的态势。在靠近黑洞极点的地方，谱指数呈现正值且距离中心稍远时略微上升，说明那里辐射受到较重的“自吸收”现象影响——类似浓雾中的光被雾气自体吸纳。当逐步远离黑洞核心，谱指数会逐渐缩小并从正值转为负值，暗示辐射逐渐进入“光学较薄”状态。

M87黑洞事件视界尺度谱指数分布状况（左侧图）与距离黑洞变化的曲线（右侧图）

特别值得注意的是，谱指数转变发生在离开黑洞中心大约30微角秒的位置，正好与3.5毫米频率观察到的环状构造尺寸相吻合。这一发现说明，黑洞影像里那个类似甜甜圈的环状构造，并不仅仅是辐射形态的表现，它还关联着黑洞视界附近的等离子体真实的物理情形。

“我们首次获得的M87黑洞事件视界尺度谱指数空间布局，清晰揭示了黑洞附近辐射特性的径向变化规律。”论文通讯作者路如森表示，这使天文学家能够直接研究视界尺度等离子体随空间尺度演化的情形，并给理解吸积流和喷流形成机制带来新的思路。

从“识别黑洞”迈向“解读黑洞”

这项成就标志着黑洞研究从“识别黑洞”的静态摄影阶段，跨入了“解读黑洞”的物理解析阶段。“往后的日子，采用多频段视界尺度成像将成为剖析黑洞附近等离子体物理状态的重要路径。”路如森预言，随着观测技术的持续进步，多频段观测将有助于区分辐射进程和引力影响在黑洞影像中的呈现，从而为探索黑洞吸积与喷流机制以及深入强引力物理学提供新的观测路径。

随着毫米波VLBI技术的稳步发展以及下一代观测台的建设，科学家将有望得到更多色彩丰富的黑洞影像，更精准地解析黑洞附近等离子体的物理状态，并追踪吸积流和喷流结构随时间的变化情形，从而更深层次地“解读”这个宇宙中最神秘的客体。