中國天馬望遠鏡助力解析銀河系中心超大品質黑洞內稟結構

近日，由西班牙安達盧西亞天體物理研究所博士後Ilje Cho和研究人員趙光耀牽頭的科研團隊通過分析觀測數據，發現銀河系中心的超大品質黑洞——人馬座A*（Sgr A*）——的內稟結構近乎是圓形的。測得的輻射區大小表明圍繞Sgr A*的吸積流中有非熱電子，輻射區的形狀則顯示吸積流的旋轉軸是直接指向地球的。相關研究成果發表在《天體物理學雜誌》上。

左: 南非射電天文臺的MeerKAT拍攝的銀河系中心區域。 右: 東亞VLBI網（EAVN）在1.3釐米(上)和7毫米(下)波段的觀測結果。左側是觀測到的SgrA*（受星際介質散射影響）結構圖像，右側是消除了散射效應後的SgrA*內稟結構圖像。

這一問題的突破，離不開上海天文臺的天馬望遠鏡所在的東亞VLBI網（East-Asian VLBI Network，簡稱EAVN）的助力。天文學家通常運用甚長基線干涉測量（Very LongBaseline Interferometry，簡稱VLBI）技術來解析遙遠天體的精細結構。VLBI是將位於不同地點的多個射電望遠鏡聯合起來，等效于一台口徑與望遠鏡之間最遠距離相當的“虛擬望遠鏡”。距離越遠，等效望遠鏡的口徑就越大，其觀測精細結構的能力（即分辨本領）也越強。這種“虛擬望遠鏡”可以通過國際VLBI網實現，EAVN目前由21台射電望遠鏡組成，包括了中國6台、韓國4台和日本11台望遠鏡，上海天文臺的天馬望遠鏡是該觀測網的重要臺站，長期為全球的天文學家提供了高品質的觀測數據。

此項目中，研究人員通過分析EAVN在1.3釐米和7毫米波長下的觀測數據發現，Sgr A*的內稟結構幾乎是圓形的。研究人員使用了EAVN在1.3釐米波長的10台望遠鏡與7毫米波長的8台望遠鏡的觀測數據。這些數據來自2017年4月進行的觀測，這也是首次拍到M87*黑洞陰影照片的“事件視界望遠鏡”（Event Horizon Telescope，簡稱EHT）對Sgr A*多波段協同觀測的一部分。上海天文臺沈志強研究員介紹説：“作為東亞VLBI網中能夠承擔毫米波段觀測的最大口徑的射電望遠鏡，上海65米口徑天馬望遠鏡的接收面積超過了其他望遠鏡的總和。天馬望遠鏡的參與顯著提高了東亞VLBI網的觀測靈敏度，在保障探測更微弱信號的可靠性方面功不可沒。”

天馬望遠鏡是由中國科學院和上海市聯合立項建造的一台具有多科學用途的世界級大型可轉動射電望遠鏡，曾入選2012年中國十大科技進展新聞和上海十大科技進展，獲得2018年上海市科技進步特等獎。自2012年落成並投入運行以來，天馬望遠鏡在承擔我國探月工程和火星探測等國家重大工程的VLBI測定軌任務的同時，作為國際VLBI網（如歐洲VLBI網和東亞VLBI網）的正式成員，也積極參與了大量的VLBI天體物理觀測研究，包括2021年發佈的與全球望遠鏡聯合對M87黑洞開展的前所未有的多波段同步觀測等。

（總臺央視記者 竇筠韻 張峻赫）