第10章 M87黑洞 (2/8)

agn）之一。

2.1

m87的基本画像：椭圆星系的“巨无霸”

m87位于室女座星系团（virgo

c露ster）的中心，是一个椭圆星系（e0型，几乎没有自转的扁平星系）。它的基本参数：

距离地球：约5500万光年；

直径：约12万光年（比银河系大）；

质量：约6.5x1012倍太阳质量（银河系的20倍）；

核心特征：有一个明亮的射电核和长达5000光年的喷流。

2.2

喷流的秘密：黑洞的“能量引擎”

m87的喷流是从星系中心高速喷出的等离子体流，速度接近光速（0.99c）。它的能量来源，正是黑洞的吸积盘（aretion

disk）：

星系中的气体、恒星、尘埃被黑洞的引力吸引，形成一个高速旋转的吸积盘；

吸积盘内的物质摩擦产生高温（可达101?

k），释放出强烈的电磁辐射；

部分物质会沿着黑洞的自转轴方向“喷出”，形成喷流——这是因为黑洞的自旋产生了相对论性喷流（relativistic

jet），将粒子加速到接近光速。

2.3

早期观测：从射电到x射线的“黑洞线索”

m87的喷流早在1918年就被美国天文学家希伯·柯蒂斯（heber

curtis）用望远镜观测到，但当时没人知道它来自黑洞。直到20世纪60年代：

射电望远镜发现，喷流的辐射来自同步辐射（synchrotron

radiation）——高速电子在磁场中旋转产生的辐射，这说明喷流里有大量带电粒子；

x射线望远镜发现，星系核心的亮度远超普通恒星，说明有一个“致密天体”在提供能量。

三、百年追寻：从“候选体”到“直接成像”

尽管m87的黑洞线索早已有之，但要“看见”它的事件视界，需要解决两个关键问题：

分辨率：黑洞的事件视界太小，必须用足够高的分辨率才能观测到；

观测手段：需要一种能穿透尘埃、捕捉黑洞周围辐射的技术。

3.1

分辨率的挑战：为什么要用全球望远镜？

黑洞的事件视界角大小（angular

size）非常小——m87黑洞的史瓦西半径约为1.9x1013公里（约2光年），距离地球5500万光年，所以角大小约为：

\\theta

=

\\frac{r_s}{d}

=

\\frac{1.9x10^{13}}{5.5x10^{12}x9.46x10^{12}}

≈

4x10^{-10}

\\text{弧度}

≈

40

\\text{微角秒}

（注：1弧度=角秒，1角秒=10?微角秒）