美國(guó)加州理工學(xué)院天文學(xué)家正在給黑洞做“計(jì)算機(jī)斷層掃描”(CT)。他們利用一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及相當(dāng)于CT掃描的三維(3D)技術(shù)，首次重建了銀河系中心超大質(zhì)量黑洞人馬座A*附近的高能爆發(fā)事件圖。研究結(jié)果發(fā)表于22日的《自然·天文學(xué)》，更清晰地呈現(xiàn)了黑洞周圍的耀斑是如何形成的。

　　超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬顯示，以吸積盤結(jié)構(gòu)繞黑洞旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)會(huì)在名為耀斑的高能事件中周期性噴發(fā)。這類事件可在X射線、紅外線和無線電波中觀察到。不過，從觀測(cè)數(shù)據(jù)中重建這些耀斑的3D結(jié)構(gòu)一直非常困難。

　　人馬座A*是位于銀河系中心一個(gè)極度明亮且復(fù)雜的射電波源，也是離地球最近的超大質(zhì)量黑洞，被認(rèn)為是研究黑洞物理學(xué)的最佳目標(biāo)。2022年，多國(guó)科研人員合作項(xiàng)目發(fā)布的“開創(chuàng)性成果”——人類獲得的首張黑洞照片，拍攝對(duì)象就是人馬座A*。近年來，科學(xué)家一直在追蹤人馬座A*的高能爆發(fā)事件。

　　研究團(tuán)隊(duì)此次提出了一種新的成像技術(shù)，與醫(yī)學(xué)CT中使用的技術(shù)類似，他們將其命名為“軌道偏振層析成像”。

　　基于這一新技術(shù)，團(tuán)隊(duì)再利用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)在2017年4月11日的觀測(cè)結(jié)果，研究了無線電波長(zhǎng)的耀斑的3D外觀。用這個(gè)數(shù)據(jù)集重建3D圖像，會(huì)因?yàn)榫嚯x和亮度變化顆粒細(xì)節(jié)而存在困難，因而研究團(tuán)隊(duì)用一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新計(jì)算機(jī)技術(shù)，并利用黑洞的預(yù)測(cè)物理性質(zhì)和電磁輻射過程對(duì)該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行約束。

　　最后得到的圖像顯示，耀斑可能源于吸積盤上的兩個(gè)亮斑，吸積盤幾乎是正對(duì)地球。這些亮斑繞黑洞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)軌道半徑為地日距離的一半(約7500萬千米)。重建后的耀斑結(jié)構(gòu)與之前的計(jì)算機(jī)模擬類似，驗(yàn)證了人們對(duì)黑洞周圍極端環(huán)境的大致理解。