黑洞事件視界望遠鏡（EHT）合作組觀測到的巨型星係Messier 87中的黑洞（M87？）陰影圖像為天文學和引力研究帶來了豐富的信息。除了驚歎於首次目睹的黑洞“真麵目”
，我們還能從中了解到什麼？jinri，liyongheidongpianzhentuxiangdebianhua，laizizhongguokexueyuanlilunwuliyanjiusuodengdanweideyanjiurenyuanduibeirenweishianwuzhihouxuanlizidezhouzihekejianguangzizhijiandeouhegeichuleyigexindeyueshu。研究成果3月17日發表在《自然·天文學》期刊上。

利用超大質量黑洞尋找極輕粒子

2019年
，結合地球各地望遠鏡的觀測結果，EHT合作組公布了一張分辨率極高的超大質量黑洞M87？的照片
，照片展示了一個中心為黑色的明亮環狀結構,看上去有點像甜甜圈。外圈明亮的圓環源於黑洞周圍吸積流的輻射，“甜甜圈”中心的黑色是黑洞吞噬了中心區域光線的結果。

2021年，EHT合作組更新了同一張照片
，在原有基礎上顯示了更精細的結構——表示線偏振方向（EVPA）的紋理線，將“甜甜圈”變成了一個“裱花”的圖樣。這些照片給出了黑洞存在的最直接證據，並揭示了黑洞外的磁場。

如何把超大質量黑洞轉換成極輕粒子的探測器？這可以追溯到1969年英國物理學家羅傑·彭羅斯提出的一個物理過程：自旋為整數的玻色粒子可以從旋轉黑洞中提取能量，形成圍繞黑洞的高密度玻色雲塊。玻色子提取黑洞旋轉能的過程被稱為超輻射。

為了使這一過程發生，玻色子的康普頓波長需要與黑洞視界大小相當。因此
，超大質量黑洞就成了極輕粒子的天然探測器。

zaichaoyueliziwulixuebiaozhunmoxingyuyandegezhongjiqinglizizhong，zhouzishizuiyouxiwangdehouxuanzhezhiyi。tongshi，zhouziyeshiyigewanmeidelenganwuzhihouxuanzhe。changjiuyilai，xunzhaozhouzishiliziwulixuedeshouyaorenwuzhiyi。

軸子讓黑洞“裱花”按特定模式“舞蹈”

理li論lun預yu期qi
，軸zhou子zi和he光guang子zi之zhi間jian存cun在zai微wei弱ruo的de相xiang互hu作zuo用yong
，其qi中zhong一yi種zhong效xiao果guo就jiu是shi線xian偏pian振zhen光guang的de偏pian振zhen麵mian在zai軸zhou子zi場chang中zhong會hui發fa生sheng偏pian轉zhuan
，類lei似si磁ci場chang中zhong的de法fa拉la第di旋xuan轉zhuan效xiao應ying。而er黑hei洞dong周zhou圍wei如ru果guo形xing成cheng致zhi密mi的de軸zhou子zi雲yun將jiang顯xian著zhu地di放fang大da這zhe個ge效xiao應ying。

中國科學院理論物理研究所研究員舒菁說：“軸子的存在能使線偏振的方向產生額外的周期性旋轉
，周期在5—20天。偏振角的變化表現為沿著明亮的光環方向傳播的波，這時‘裱花’圖案的‘舞蹈’會出現一個特定的模式
，而不是如同一個醉漢般隨機行走。”

科研人員可以通過比較黑洞附近偏振的分布及其隨時間的演化，來確認是否存在軸子引起的“裱花”圖案的“舞蹈”。

EHT的偏振測量提供了4天的EVPA的高分辨率圖像，這正是研究人員搜索軸子所需要的信息。

舒菁表示，利用“裱花”圖樣4天變化的不同情況
，我們可以使軸子和光子之間的耦合突破到以前未曾探索的區域。“‘跳舞’是我們預言的軸子存在的信號形式，如果沒有看到‘跳舞’的形式，就可以限製軸子的參數區間
，比過去的限製都要強。”

論文作者之一
、研究團隊成員陳一帆說：“為了降低黑洞吸積流的湍流變化的不確定度，我們引入了一種新的分析策略，將兩個連續天之間的差異作為觀測量來限製軸子引起的EVPA變化。未來
，通過更詳細的數據，特別是更多的連續時間觀測和更好的空間分辨率的數據
，我們可以探測到更大的參數空間。”（實習記者 婁玉琳）