到目前為止，超大質量的黑洞位於處女座星座中的星系M87的中心，吞食了少量的熱氣。從這種氣體和其他地方發出的光子在事件視界外的黑洞周圍循環，這是無返回點。這些光子勾勒出事件地平線的圓形輪廓，產生圖像中所示的發光光暈和黑洞「陰影」。
輪廓的明亮光暈的內邊緣稱為光子環。它標誌著最黑的電路光可以在黑洞周圍形成，而不會刺入黑洞。愛因斯坦的廣義相對論可以預測圓環的大小和形狀，許多人都稱讚M87圖像是對愛因斯坦引力的驗證。
但是似乎我們對戒指的理解不如我們想像的那樣。通過計算表明，對於旋轉黑洞而言，光子環實際上不是單個環。取而代之的是，它是由無數個同心的「子環」組成的，所有子環都堆積在一起，每個環都比外面的環更細。仔細的觀察可能使我們能夠將子環用作唯一的窗口，在黑洞扭曲周圍時空結構的方式上發出光。
無線電如何檢測子環
描繪出子環的光子是黑洞的臨時人質，其軌跡因其引力而轉移。光子根據逃避到達我們之前在黑洞周圍完成了多少個半軌道而在特定的子環中結束。完成的循環越多，子環就越薄，並且它離圖像中的事件範圍越近。
當您從一個子環轉到另一個子環時，這些子環的厚度，形狀和亮度如何變化取決於黑洞扭曲自身周圍時空的方式。該幾何形狀又取決於黑洞的質量和旋轉。因此，研究子環不僅可以為我們提供一種「查看」引力景觀的新方法，而且可以告訴我們定義黑洞的兩個屬性。
詳細的計算揭示了一個令人驚訝的現象，那就是黑洞如何將光圍繞自身彎曲，從而為將來的觀測提供了新的可能性。
黑洞陰影M87科學家利用無線電觀測，計算機代碼和數月的分析，在銀河系M87中心構造了超大質量黑洞的圖像。黑暗的中心標誌著光線從事件視線跳入的位置，永不返回。新月來自外面的輕熱氣體。
EHT合作
但是似乎我們對戒指的理解不如我們想像的那樣。哈佛大學黑洞倡議組織的一個團隊及其同事進行的計算表明，對於旋轉黑洞而言，光子環實際上不是單個環。取而代之的是，它是由無數個同心的「子環」組成的，所有子環都堆積在一起，每個環都比外面的環更細。仔細的觀察可能使我們能夠將子環用作唯一的窗口，在黑洞扭曲周圍時空結構的方式上發出光（意為雙關語）。
無線電菜餚如何檢測子環
光子環是幾個環的總和超大質量黑洞有效地在圍繞它們的熾熱發光氣體的光線上投射了陰影（最左側的圖像）。陰影周圍是明亮的光子環。但是光子環並不是單個環：它由一系列越來越尖銳的子環組成。
Event Horizon Telescope的射電望遠鏡使用稱為超長基線幹涉測量法或VLBI的技術進行觀測。它結合了多對望遠鏡的觀測結果以重建圖像。每對無線電接收盤根據接收盤的間隔（稱為基線）以不同的比例檢測東西。基線越長，結構越小。
目前，Event Horizon Telescope的射電望遠鏡僅在M87的黑洞周圍檢測到一個蓬鬆的光子環。如果研究人員將陣列延伸到太空中，他們將有足夠長的基線來開始獲取環的厚度。而且，由於每個子環的厚度不同，因此每個基線只會從給定子環中拾取光子，然後從子子環中拾取更窄的光子，這些光子像分層的結婚蛋糕一樣堆疊在數據中。
Event Horizon Telescope的射電望遠鏡擁有兩個天基望遠鏡，可以檢測到不同子環消失的位置。它還可以測量光子環的直徑，從而得出黑洞的質量。如果光子環不是完美的圓形而是被擠壓的話，那可能告訴天文學家黑洞的旋轉。
這些子環是對廣義相對論的獨特預測，數十年來一直沒有發現。在他們提出了一個粗略的想法之後，盧普薩卡與合作者一起度過了幾個月的時間，進行了艱苦的計算。結果證實了他們的子環假設。
圍繞光子環
還有另一種方式，子環可以將黑洞上的窗簾拉回去。要了解它，請暫時忘記同心環的級聯，然後將其可視化。
光子環是在黑洞周圍以不同大小的不穩定軌道傳播的光的組合。詹森說，但是軌道上的光子不會以簡單的弧形或圓形傳播。旋轉的黑洞會拖曳時空，光子必須在這個古怪的風景中導航，遵循扭曲的路徑，首先將它們拉向一個方向，然後又以另一種方式將其拉到黑洞的另一側。軌跡看起來像扭曲的橡皮筋一樣彎曲。
光子可以沿路徑逃逸，朝隨機方向發射。但是，如果您正在看黑洞，您將看不到所有這些光子-您只會看到到達您的光子。這些將從兩個出口點之一向您提供。這些點的位置取決於圍繞黑洞的光子軌道的半徑。來自給定軌道的所有光子將從相同的兩個逃生艙口到達您。來自不同軌道的光子將以不同角度進入。
這些不同的退出點就像錶盤邊緣的刻度線。就它們本身而言，它們只是空間中的點，但是將它們全部加起來，它們會在黑洞周圍畫一個環-光子環。詹森說，從本質上講，光子環就像一個全息圖，將黑洞周圍的時空的3D結構映射為2D形狀。這意味著天文學家可以看著光子環上的一個點，確切地知道那些光子在逃逸之前是如何繞黑洞行進的。
現在，重新添加其他子環。請記住，每個子環都是由光組成的，這些光在飛走之前圍繞黑洞傳播了不同的次數。因此，如果天文學家在不同的子環中查看同一部分（例如，六點鐘），他們將查看同一軌道上不同的光子快照。然後，他們可以看到該軌道上的光是如何隨時間變化的。任何變化都會告訴我們黑洞在旋轉時對周圍時空的作用。