关键的外卖
位于处女座星座的M87星系在2019年提供了有史以来第一张黑洞的照片，当时事件视界望远镜捕捉到了星系中心超大质量黑洞的图像。
一个能包括加州大学洛杉矶分校在内的一个研究小组已经观察到一种太静电现象Nvolt的伽马射线耀斑比视界（即黑洞本身的表面）大7个数量级，也就是数千万倍。
这种强度的耀斑——十多年来从未观测到过——可以为研究电子和正电子等粒子如何在极端环境中加速提供关键的见解黑洞附近的政府。
2019年，第一张黑洞的照片震惊了世界，当时事件视界望远镜（EHT）发布了一张超大质量黑洞的照片，该黑洞位于室女座的M87星系中心，也被称为室女座a或NGC 4486。这个黑洞以太电子伏特的伽马射线耀斑再次让科学家们感到惊讶——它发射的光子比可见光的能量高数十亿倍。如此强烈的耀斑已经有十多年没有被观测到了，这为研究电子和正电子等粒子如何在黑洞附近的极端环境中加速提供了重要的见解。
从M87中心发出的喷流比视界（即黑洞本身的表面）大7个数量级，也就是几千万倍。这一明亮的高能辐射远高于射电望远镜从黑洞区域探测到的通常能量。耀斑持续了大约三天，可能来自一个小于3个光日大小的区域，也就是略低于150亿英里的区域。
伽马射线是一种电磁能量包，也被称为光子。伽马射线是电磁波谱中所有波长中能量最高的，它是由宇宙中最热、能量最高的环境产生的，比如黑洞周围的区域。M87的伽马射线耀斑中的光子具有高达几太电子伏特的能级。太电子伏特被用来测量亚原子粒子的能量，相当于一只运动中的蚊子的能量。对于比蚊子小几万亿倍的粒子来说，这是一个巨大的能量。具有几太电子伏特能量的光子比构成可见光的光子能量大得多。
EHT合作、Fermi-LAT合作、H.E.S.S.合作、MAGIC合作、VERITAS合作、EAVN合作
伽玛射线耀斑的光曲线（下）和M87喷射的准模拟图像（上）收集在2018年运动期间在无线电和x射线中获得的各种尺度。仪器，波长观测范围和尺度显示在每张图像的左上角。
当物质落向黑洞时，它会形成一个吸积盘，在这个吸积盘上，由于引力势能的损失，粒子会加速。一些甚至被重定向离开黑洞的两极，作为一种强大的流出物，被称为“喷流”，由强烈的磁场驱动。这个过程是不规则的，通常会导致能量的快速爆发，称为“耀斑”。然而，伽马射线不能穿透地球大气层。大约70年前，物理学家发现伽马射线可以通过观察它们撞击大气层时产生的二次辐射从地面探测到。
“我们仍然不能完全理解粒子是如何在黑洞附近或喷流内部加速的，”加州大学洛杉矶分校的博士后研究员金卫东说，他是一个国际作者团队在《天文学与天体物理学》上发表的一篇描述这一发现的论文的通讯作者。“这些粒子的能量非常大，它们的速度接近光速，我们想知道它们在哪里以及如何获得这样的能量。我们的研究展示了迄今为止为这个星系收集的最全面的光谱数据，以及揭示这些过程的建模。”
Jin对数据集中能量最高的部分进行了分析，该部分被称为高能伽马射线，由VERITAS收集，VERITAS是亚利桑那州南部弗雷德劳伦斯惠普尔天文台的一台地面伽马射线仪器。加州大学洛杉矶分校在VERITAS（非常高能辐射成像望远镜阵列系统的缩写）的建设中发挥了重要作用，参与了读取望远镜传感器的电子设备的开发，以及分析望远镜数据和模拟望远镜性能的计算机软件的开发。这一分析有助于探测到耀斑，正如大亮度变化所表明的那样，这与基线变异性有很大的不同。
二十多个备受瞩目的地面和天基观测设施，包括美国宇航局的费米- lat、哈勃太空望远镜、NuSTAR、钱德拉和Swift望远镜，以及世界上最大的三个成像大气切伦科夫望远镜阵列（VERITAS、H.E.S.S.和MAGIC），于2018年加入了第二次EHT和多波长运动。这些天文台分别对x射线光子以及高能和高能伽马射线很敏感。
本研究中使用的关键数据集之一被称为光谱能量分布。
金说：“光谱描述了像M87这样的天文来源的能量是如何分布在不同波长的光上的。”“这就像把光分解成彩虹，然后测量每种颜色中存在的能量。这项分析帮助我们揭示了驱动超大质量黑洞射流中高能粒子加速的不同过程。”
论文作者进一步分析发现，环（也称为视界）的位置和角度以及喷流的位置都有显著变化。这表明粒子和视界之间的物理关系，在不同的尺度上，影响着喷流的位置。
金说：“M87黑洞最引人注目的特征之一是一个从核心延伸数千光年的双极射流。”“这项研究提供了一个独特的机会来调查耀斑期间高能伽马射线发射的起源，并确定导致耀斑的粒子加速的位置。我们的发现可以帮助解决关于地球上探测到的宇宙射线起源的长期争论。”
