M87黑洞事件视界尺度谱指数分布图。（上海天文台供图）

M87黑洞事件视界尺度谱指数随与黑洞中心距离发生变化。（上海天文台供图）

人类首次“看见”的那个黑洞——M87黑洞有了谱指数图像。这项研究由中国科学院上海天文台科研人员领衔开展，相关论文7月20日发表在国际天文学期刊《天体物理学杂志通讯》。

M87黑洞位于室女座M87星系中心，距离地球约5500万光年，质量约为太阳的65亿倍，首张“身份照”于2019年发布。多年来，上海天文台路如森研究员科研团队与国际同行紧密合作，持续对M87黑洞展开深入研究。

在最新研究中，他们利用2018年事件视界望远镜（EHT）和全球毫米波VLBI阵列（GMVA）获得的观测数据，对M87黑洞开展了双频联合谱指数成像研究。通过对1.3毫米和3.5毫米两个波段获得的黑洞视界尺度图像进行联合分析，首次获得黑洞事件视界尺度的空间分辨谱指数分布，并揭示了谱指数随与黑洞中心距离变化的规律。

研究结果显示，黑洞周围辐射性质会随着与黑洞中心距离的变化而发生显著改变，这一特征直观地体现在谱指数的空间分布上。在靠近黑洞中心的区域，谱指数为正，表明该区域的辐射仍受到较强的同步辐射自吸收影响；随着距离增加，谱指数逐渐下降并由正转负，显示辐射逐渐过渡到光学较薄状态。

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，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观测约束。

“谱指数反映了黑洞周围物质在不同观测频率下的辐射特性，是理解黑洞附近辐射机制的重要线索。”路如森介绍说，此前发布的单一频率的图像，主要反映黑洞周围辐射的空间结构。只有将不同频率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，推动黑洞研究从“看见黑洞”迈向“读懂黑洞”。