科学家拆解黑洞阴影周围的甜甜圈光环，由无数薄光子环组成

去年4月，我们第一次瞥见了宇宙中不行见的黑洞，看着这个位于M87星系中心的超大质量黑洞被一个明亮环岛困绕，像一个甜甜圈，然而那张照片中，我们只知道环的直径，不清楚环的“厚度”和更详细的子结构。现在科学家公布了新的盘算效果，讲明光环由一系列子环组成，看起来就像影戏画面。

黑洞物理学是门漂亮的学科，它由深厚而强大的理论组成，但相对地它也成为一门实验科学，科学家通过验证观察黑洞的数据来牢固理论。

每个星系中心都存在一个超大质量黑洞，天文学家已往通太过析星系中心周围恒星、气体的运动速度来推论黑洞性质，直到2019年4月10日，事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）团队宣布，人类首度“直接”拍下距地球5,500万光年远的超大质量黑洞身影，该黑洞质量约太阳的65亿倍，提供迄今为止超大质量黑洞存在的最有力证据。

不外有个小问题，事件视界望远镜拍下的光环明亮但无法分辨结构。光由称为光子的粒子组成，当光因黑洞的引力而弯曲时，会形成所谓的光子环（photon ring），而爱因斯坦的广义相对论预测，光环应由无限个相似的薄光子环组成，这些子环基于光子围绕黑洞形成的轨道数而定。

现在，一组天文团队公布新的盘算效果，预测了在黑洞极端引力下弯曲的光会出现惊人而庞大的子结构。研究人员解释，每个光子环的直径都差不多，只是变得越来越尖锐，因为光在到达视察者之前已绕黑洞许多圈，去年EHT公布的图像中，我们瞥见的只是综合在一起的光子环。

光环的组成。

研究人员表现，这一系列子环就像影戏画面留下可见宇宙的历史，光子环本质上是围绕黑洞运动的“指纹”，藏有黑洞质量、形状和旋转信息的关键细节。

图像再怎么完美，也难以通过肉眼发现无数光子环结构，但对干预干与仪望远镜数组来说，光子环却会出现强而清晰的信号，只要现有事件视界虚拟州际望远镜中再加入一个太空望远镜，就足以举行准确丈量。

新论文公布在《科学前缘》（Science Advances）期刊。

（图片泉源：哈佛-史密松天体物理中心）