▲中研院參與國際團隊，首次同時拍到黑洞吸積流與強大噴流，動畫顯示M87黑洞用EHT觀測和用GMVA觀測的照片比較，後者還可以看到中央黑洞和噴流間的連繫。（圖／中研院提供）
記者許敏溶／台北報導
中研院天文所與數個國際研究團隊合作，使用新的毫米波段觀測成功獲得影像，首度證實星系中心超大質量黑洞附近的吸積流與噴流起源間聯繫，對黑洞附近物理過程有更完整了解，研究成果4月發表在國際頂尖期刊《自然》（Nature），成員還包括台師大、中山大學及國家中山科學研究院，也讓台灣的科學、技術和經驗獲得肯定。
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▲中研院參與國際團隊，首次同時拍到黑洞吸積流與強大噴流，研究成果登國際頂尖期刊《自然》。（圖／中研院提供）
隨著科學研究規模及難度提升，跨國合作已成天文觀測研究趨勢，為觀測黑洞，全球電波望遠鏡成立兩個國際合作計畫，由分布各地的望遠鏡連線，構成和地球一樣大的虛擬望遠鏡，包括「事件視界望遠鏡 」（Event Horizon Telescope，簡稱EHT）及「全球毫米波特長基線陣列」（Global mm-VLBI Array，簡稱GMVA），分別以不同的波長頻段觀測。
中研院指出，「EHT」使用1.3毫米波長觀測取得黑洞的陰影影像，而「GMVA」則使用3.5毫米波長觀測，重點在於捕捉黑洞附近的吸積和噴流性質，其中EHT已於2019年及2022年公布人類史上第一張及第二張黑洞影像照片。
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這次黑洞吸積流及噴流成像，則是2018年阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡（ALMA）與格陵蘭望遠鏡（GLT）加入GMVA全球連線觀測成果。由於加入這二座望遠鏡，使得跨洲望遠鏡連線分辨率和靈敏度提高，首度能在3.5毫米波長下對M87星系中心的環狀結構成像，強化GMVA計畫的成像能力。
▲中研院參與國際團隊，首次同時拍到黑洞吸積流與強大噴流，圖為格陵蘭望遠鏡與極光。（圖／中研院提供）
中研院天文所副研究員暨論文通訊作者淺田圭一指出，由於GLT和ALMA加入GMVA的3.5毫米觀測，與EHT的結果相比，我們有足夠的角分辨率，能解析出核心周圍更厚更大的環，這主要與M87超大質量黑洞周圍的吸積流有關。
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中研院天文所研究員、GLT計畫主持人松下聰樹強調，這是我們將望遠鏡搬到格陵蘭並在那裡重新組裝後的第一個科研成果，而GLT計畫從14年前開始，終於公布第一個結果，「這真是太棒了！」
中研院天文所研究員兼夏威夷運轉副所長陳明堂也表示，將望遠鏡改造以適應極端寒冷的天氣並搬到格陵蘭島重新組裝，這對我們來說的確是一個巨大挑戰，但天文所與國家中山科學研究院的工程師和技術人員，一起實現這一個目標，「我們為台灣的科學、技術和經驗感到非常自豪。」
中研院表示，M87黑洞周圍發出的光是由高能電子和磁場間的相互作用產生，這種現象稱為同步輻射，在3.5毫米波長進行的新觀測揭示了這些電子的位置和能量的更多細節，還告訴我們一些關於這個黑洞本身的性質：「它不是很餓！它以低速率消耗物質，僅將一小部分物質轉化為輻射。」
主導論文理論模型的教育部玉山青年學者、台師大助理教授卜宏毅解釋，利用數值模擬黑洞環境並建立黑洞系統輻射特徵的理論模型，我們確定影像中的環狀結構與吸積流有關。此研究成果仰賴了在不同頻率的高解析度觀測。
▲中研院參與國際團隊，首次同時拍到黑洞吸積流與強大噴流，圖為M87噴流和黑洞陰影在毫米波段的VLBI影像。（圖／中研院提供）
▲使用用不同波長觀測的M87黑洞陰影影像，左邊來自3.5毫米觀測的GMVA，右邊是使用1.3毫米觀測的EHT影像。（圖／中研院提供）