2019年4月，事件視界望遠鏡項目向全世界公布了一項重大成果——人類史上首張黑洞照，瞬間引發廣泛關注。這張突破性照片展現的是，橢圓星系M87中心的超大質量黑洞M87*，它距離地球約5500萬光年，質量高達太陽65億倍。
實際上，事件視界望遠鏡拍攝到的並非黑洞本體，而是黑洞的影子。要知道，黑洞是無法被直接看見的，一旦越過黑洞事件視界，即便光線也無法逃脫。黑洞的黑，那才叫真他媽的黑。
所以，當黑洞周圍的高溫氣體爆發出的輻射打在黑洞身上時，就會形成一個陰影。不過，一些光線的運行路徑距離黑洞事件視界比較遠，它們雖然也會受到強大引力作用，但最終仍得以逃逸，在觀測者眼中形成環狀光暈。人類史上首張黑洞照所展現的大致就是這麼個情況，看上去像個甜甜圈。
有意思的是，甜甜圈只是表象，人類史上首張黑洞其實更像是塊千層餅——最新研究表明，黑洞環狀光暈實際上由大量光環疊加而成。
近日，一支研究小組公布了最新計算結果，向我們描述了黑洞光環驚人而複雜的細節特徵。
哈佛-史密森天體物理中心的科學家麥可·詹森（Michael Johnson）表示：「黑洞照片實際上包含了一系列嵌套的光環，這些光環的直徑大致相同，但是光子在抵達觀測者之前環繞黑洞運行越多圈，相應的光環看上去就顯得越細越尖銳。
研究人員開發了全新的軟體，把對黑洞的模擬推向極限，以前所未有的解析度生成黑洞模擬圖像，並將其分解為多個子序列。在下圖中，第n個光環所對應的光子在抵達觀測者之前環繞黑洞運行了n/2圈。n越大，光子環繞黑洞的圈數越多，光環看上去就越細越尖銳。
這支研究團隊匯集了包括觀測天文學家、理論物理學家和天體物理學家等不同領域的專家，使我們對這些光環的理論理解與實際觀測聯繫起來成為可能。
據介紹，這些光環就像黑洞的指紋，它們的大小和形狀記錄著關於黑洞質量和自旋的信息。研究人員還認為，如果想要拍攝到清晰的光環，可能需要兩臺相距很遠的望遠鏡形成幹涉。比如，事件視界望遠鏡與一臺地球軌道太空望遠鏡配合，就可以拍攝到n=1的光環；與月球望遠鏡配合，就能得到n=2的光環。
黑洞物理學一直是門迷人的學科，具有深刻的理論意義，而現在它正成為一門實驗科學，這是令人興奮的。隨著未來更多觀測數據的獲取，我們將不斷揭開黑洞的神秘面紗。
研究小組已經將相關成果發布在《科學進展》雜誌上。