M87星系黑洞是位於M87星系中心的巨大黑洞，為科學家利用位於夏威夷莫納克亞的8.1米的弗雷德里克C吉列雙子座望遠鏡在夏威夷發現的。
M87星系黑洞距離太陽系約5500萬光年。其體積為太陽的680萬倍，足以吞噬整個太陽系。研究學者認為過去某段時間裡，幾百個小黑洞融合一體形成了這個巨大黑洞。相比而言，銀河系中心的黑洞只有這個M87黑洞的千分之一大小。
2019年4月10日，全球多地天文學家同步公布了黑洞照片。該黑洞位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質量約為太陽的65億倍。它的核心區域存在一個陰影，周圍環繞一個新月狀光環。愛因斯坦廣義相對論被證明在極端條件下仍然成立。
2021年3月24日晚10點，事件視界望遠鏡（EHT）合作組織為揭秘M87超大質量黑洞提供了一個嶄新視角：它在偏振光下的影像。
2021年4月14日，來自全球32個國家和地區的科學家和工程師組成的團隊，使用19台望遠鏡（陣）同步觀測，對M87星系中央超大質量黑洞進行的多波段同步觀測的數據在全球公布。
基本介紹
- 中文名：M87星系黑洞
- 外文名：Powehi
- 距太陽系：約5500萬光年
- 距離地球：5500萬光年
- 質量：約為太陽的65億倍
- 位置：M87星系的中心
研究歷史,形態特徵,漫遊現象,價值意義,
研究歷史
- 模擬黑洞質量
2010年，荷蘭研究小組報告稱該黑洞在偏離所屬星系，且其規模之巨大很可能由於它是兩個單獨黑洞合併而成的。這期間，很多關於M87黑洞的看法出爐，不過即使是最大膽的假設，也只試想它可能會有30億倍太陽質量，比其真實分量少了一半還多。但要知道通常天文概念所述的“超大質量黑洞”，不過只是10倍至10萬倍太陽質量的範圍。
科研小組利用夏威夷雙子望遠鏡的光譜設備和自適應光學系統，輔之以麥克唐納天文台的望遠鏡進行觀測，將獲得的星群平均移動速度、星系外緣恆星運動狀態和星系總質量等數據輸入計算機進行精確模擬，最終生成了M87星系黑洞的質量——約66億倍於太陽質量（誤差正負4億倍太陽質量），其黑洞事件視界（天文學中黑洞的邊界，在此邊界以內光無法逃逸）甚至是海王星軌道的4倍。
- 證實存在
2019年4月10日晚9時許，包括中國在內，全球多地天文學家同步公布了黑洞“真容”。該黑洞位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質量約為太陽的65億倍。它的核心區域存在一個陰影，周圍環繞一個新月狀光環。愛因斯坦廣義相對論被證明在極端條件下仍然成立。
- 在偏振光下的影像
2021年3月24日晚10點，曾成功捕獲人類有史以來首張黑洞照片的事件視界望遠鏡（EHT）合作組織，又為揭秘M87超大質量黑洞提供了一個嶄新視角：它在偏振光下的影像。
偏振光下M87超大質量黑洞的圖像
2021年4月14日，來自全球32個國家和地區、近200個科研機構的760名科學家和工程師組成的團隊，使用19台望遠鏡（陣）同步觀測，對M87星系中央超大質量黑洞進行的多波段同步觀測的數據在全球公布。
在觀測研究中，科學家協調了全球19台望遠鏡（陣）對這個黑洞及其噴流，開展了迄今頻率覆蓋最廣的多波段同步觀測，成功收集到2017年3月底至5月中旬的觀測數據。結果表明，當時M87超大質量黑洞周圍物質產生的輻射強度處於有觀測記錄以來最低水平。這為看黑洞的“陰影”提供了理想的條件，同時便於區分開接近事件視界的區域和離黑洞數萬光年尺度以外的輻射。
M87的多波段觀測結果
2023年4月，全解析度M87黑洞圖像首次生成，M87星系中心黑洞圖像在機器學習的幫助下正式“改頭換面”，新圖像進一步展示了一個更大、更暗的中心區域，周圍環繞著明亮的吸積氣體。普林斯頓大學EHT小組成員表示，新機器學習技術PRIMO能夠根據大量訓練材料生成規則，利用它結合2017年聯網觀測的“事件視界望遠鏡”（EHT）合作組織獲得的數據，團隊首次實現了陣列的全解析度。研究小組表示，利用PRIMO，計算機分析了3萬多張黑洞吸積氣體的高保真模擬圖像。這些圖集涵蓋了黑洞如何吸積物質的廣泛模型，以便尋找圖像結構中的共同模式。各種結構模式根據它們在模擬中出現的頻率進行分類，進而混合，以高度準確地顯示黑洞圖像，同時，還提供對圖像缺失結構的高保真估計。
2023年4月26日，最新出版的國際頂級學術期刊《自然》雜誌上發表的成果顯示，由中國科學院上海天文台路如森研究員領導的一個國際研究團隊，利用在毫米波段開展的新觀測，首次將黑洞陰影、吸積流和強大噴流呈現在同一張照片上。
形態特徵
M87星系黑洞質量是太陽的約64億倍，體積是太陽680萬倍。相比而言，銀河系中心的黑洞只有這個黑洞M87的千分之一大小，而銀河系中心黑洞之前科學家推測的質量約為太陽質量的430萬倍。
漫遊現象
美國羅切斯特理工學院、佛羅里達理工學院和英國蘇塞克斯大學天文學家組成的研究小組表示，利用哈勃太空望遠鏡在M87星系中心觀察到超大質量黑洞位置發生變化（出現位移）的現象，並認為超大質量黑洞也許常常會在星系中心區漫遊。
最有可能導致超大質量黑洞在星系中心出現位移的原因是兩顆年齡較大、質量較輕的黑洞過去發生了合併。研究小組同時還發現M87星系中圓錐形的射流可能在推動超大質量黑洞在星系中心漫遊。
研究M87星系是羅切斯特理工學院物理教授安德魯·羅賓遜指導的哈勃太空望遠鏡探索項目的組成部分，他說：“研究中最令人感興趣的是發現的或許是黑洞合併的標識，它對尋找引力波和建立黑洞合併演示系統模型的人們來說具有極大的吸引力。天體理論預測，當兩個黑洞合併時，新形成的黑洞會因引力波噴射而受到反衝力，導致其在星系中心出現位移。”
羅切斯特理工學院物理系教授大衛·梅利特補充說：“一旦受到反衝力，超大質量黑洞將需要經過長達數百萬年至數十億年的時間才會停止漫遊，特別是在像M87這樣巨大的、四面擴散的星系中更是如此。因此，探尋超大質量黑洞位移是認識星系合併歷史的有效途徑。”
由於許多星系具有與M87星系相似的特性，因此有可能超大質量黑洞經常性地在它們的星系中心漫遊。然而，潛在漫遊十分微細，研究人員需要依賴哈勃太空望遠鏡來發現它們。
M87星系黑洞的漫遊現象還可能由巨型吸引子引起。對星系自身的本動速度的研究發現，在幾千萬秒差距範圍內，似乎所有星系在受著一個“巨吸引子”的控制而大尺度流動。這個巨吸引子的中心位於長蛇座與半人馬座之間的方向，距離約為43兆秒差距，總質量達5億億m⊙，相當於50萬個銀河系的質量。
在延伸的宇宙中，所有觀察者都將自己視為延伸的中心。所有的星系團根據與觀察者相應的距離以一定速度越來越遠離其他所有星系團——這一大規模運動模式被稱作“哈勃流動”。但結果證明局部的超星系團——包括銀河系、處女座星系和千萬個其他星系——會偏離純哈勃流動時遵循的軌道。事實上，超星系團在以600千米/秒的速度向半人馬座星群移動。
1990年，美國天文學家艾倫·德雷斯勒和桑德拉·費伯提出，受到一個集中了巨大質量的引力場—— 被稱作“ 巨型吸引子”——的拉力，地球與鄰居正像一條河一樣朝那個方向流動。據估計這一巨型吸引子距地球約1.47億光年，遺憾的是，它的大部分都隱藏在銀河系的塵埃後面了。人們還估計它的總質量有5的1016次方個太陽大。
在巨型吸引子控制的區域迄今只發現約7500個星系，因此這一質量約90%的部分是以未知的“ 暗物質”形式存在的。暗物質控制著銀河系自轉的某些方面以及星系間的引力相互作用。人們雖然“看不見”，但它肯定產生引力作用。確定暗物質的組成部分是現代宇宙論最大的挑戰之一。
已經有人提出幾種建議，或許周圍的球形區域給含有巨量壓縮光環物體的每個星系都“ 罩上了光環”。這些物體可能是噴出的木星大小的行星、微弱的褐色小恆星、寒冷的白色小恆星或恆星質量的黑洞。或許暗物質的成分是寒冷的弱相互作用的巨大微粒，這些微粒流過太空，恰好穿過地球，沒有與正常的原子、電子或輻射相互影響。或許它溫度高，採取的形式是巨量微中子，其問題比答案還要多。
價值意義
對M87星系黑洞及此類物體未來的觀測可以幫助了解真正的黑洞。尚未有關於視界存在的直接的觀測證據。視界是黑洞存在最直接最真實的證據。（帕薩迪納加州理工學院的天文學家喬治·喬爾戈夫斯基）
M87星系黑洞的發現確認及此前哈勃望遠鏡觀察到的M87超質量黑洞噴射的照片對科學家了解宇宙、星系起源及恆星演變有非常重要的意義。
來自全球19台望遠鏡（陣）的多波段同步觀測數據，就如同捕獲了M87星系中央超大質量黑洞的“指紋”，將極大地加深對這個黑洞中央引擎及其系統的理解。這些望遠鏡的數據與當前和未來的EHT觀測相結合，將可以讓科學家對天體物理學的一些最重要和最具挑戰性的研究領域進行分析，深入研究“宇宙線”的起源，並提升對愛因斯坦廣義相對論的檢驗等。
