中国科学院上海天文台的科研团队近日取得一项突破性成果，他们成功绘制出人类首次直接观测到的M87黑洞的谱指数图像。这项研究通过整合多波段观测数据，首次揭示了黑洞事件视界尺度下辐射特性的空间分布规律，相关成果已发表于国际权威天文学期刊。
M87黑洞坐落于室女座星系团中心，距离地球约5500万光年，其质量相当于65亿个太阳。2019年，全球科学家通过事件视界望远镜合作项目首次捕捉到该黑洞的影像，引发国际关注。此后，上海天文台路如森研究员领衔的团队持续深化研究，与多国科研机构开展跨国协作。
研究团队创新性地结合了2018年事件视界望远镜（EHT）在1.3毫米波段与全球毫米波VLBI阵列（GMVA）在3.5毫米波段的观测数据。通过双频联合分析技术，科研人员首次获得了黑洞事件视界尺度的空间分辨谱指数分布图，精确刻画了辐射特性随距离变化的动态过程。
分析结果显示，黑洞周边物质的辐射性质呈现显著的空间差异。在距离黑洞中心较近的区域，谱指数呈现正值特征，表明该区域存在强烈的同步辐射自吸收效应；随着距离增加，谱指数逐渐下降并转为负值，对应辐射进入光学薄状态。这种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高度吻合。
科研人员指出，环状结构的形成不仅与辐射形态相关，更直接反映了视界附近等离子体的物理状态。这一发现为理解黑洞吸积过程、喷流形成机制以及极端引力场环境下的辐射过程提供了关键观测证据，标志着黑洞研究从形态观测向物理机制解析的重要跨越。
据介绍，谱指数作为描述辐射频率依赖性的关键参数，能够揭示物质在不同观测频段下的辐射特性。相较于此前发布的单频图像，多波段联合分析技术使科学家能够穿透黑洞周边的辐射迷雾，直接探测等离子体的运动状态与能量转换过程，为构建完整的黑洞物理模型奠定基础。
