爱因斯坦的广义相对论提出了一个基础但令人惊讶的预言，即黑洞的存在，天文学家后来发现黑洞在宇宙中广泛存在。黑洞的关键特征包括它们的质量和“自旋”——即使它们没有实际的表面，它们也会旋转，事件视界定义了光线无法逃逸的地方。
观测人员已经发现了质量分布广泛的黑洞，从与恒星质量相当的黑洞到太阳质量的数百万或数十亿倍的超大质量黑洞。我们现在知道，大多数大型星系都有这样的超大质量黑洞，尽管它们是如何形成和演化的主要问题仍然存在。
虽然黑洞的定义特征是它的视界，但我们知道光确实是从视界之外的区域发射出来的。围绕超大质量黑洞运行的物质确实会发射光，从射电到伽马射线。
事件视界望远镜合作组织(EHTC)最近利用位于地球上的一系列望远镜，通过捕捉黑洞最内层轨道上的电子发出的光，获得了两个超大质量黑洞在毫米和亚毫米波长的图像。EHTC的主要目标是位于椭圆星系梅西耶87核心的超大质量黑洞，以及位于银河系中心的SgrA*。
两个源的EHT图像都显示了当无线电波发射到事件视界附近时，在靠近黑洞的弯曲时空中发生弯曲时形成的发射环——黑洞的质量和旋转决定了这些环的大小和形状。
从黑洞附近发出的光是“极化的”，根据它的起源有不同的方向。在地球上，我们使用偏光太阳镜来减少反射阳光的眩光，因为水或汽车挡风玻璃的反射会引起光线的偏光。
我最近领导了一个团队，提出了一种创新的方法来估计黑洞的性质，比如利用偏振来估计自旋，研究结果刚刚发表在《天体物理学杂志》上。
我们证明了黑洞的旋转应该可以探测到地改变发射的无线电波的偏振。我们还发现，围绕超大质量黑洞运行的等离子体(温度高到所有原子的电子都被剥离的气体)中旋转电子的温度，以及该区域磁场的强度，都会影响结果，从而形成一幅复杂的图景，但却具有新的能力，可以揭示否则无法探测到的黑洞特征。
兰德尔·史密斯博士是哈佛和史密森天体物理中心史密森天体物理天文台(SAO)的天体物理学家，也是我的顾问和团队成员，他指出，“超大质量黑洞的旋转编码了它的历史，暗示了它是如何随着宇宙的年龄而进化的。”然而，测量自旋已被证明是极其困难的;使用射电极化的新方法非常令人兴奋，因为我们对M87和银河系中黑洞的旋转知之甚少。”
与2017年获得的EHT观测结果的比较表明，更倾向于具有强磁场的等离子体，加上中等电子温度和缓慢旋转的黑洞，或者在快速旋转的黑洞旁边存在冷电子。文章图片展示了一个缓慢旋转的黑洞，其自旋参数a = 0.3(其中a = 0对应于零自旋，a = 1对应于可能的最快自旋)和热电子(在左边)，与一个快速旋转的黑洞相比，a = 0.9和冷电子(在右边)。
一项正在进行的努力包括与EHT观测结果进行更定量的比较。在不久的将来，我们的目标是通过在我们的模拟中采用更先进的微物理学来辨别黑洞的旋转，这些模拟已经包括了广义相对论和强磁场的影响。
谢普·多尔曼是CfA的SAO天体物理学家，哈佛大学高级研究员和团队成员，他指出:“下一代事件视界望远镜(ngEHT)是一个新项目，通过在阵列中添加新的天线和在多个频率上观测来增强EHT。”
这种战略性的扩展可能能够探测到新发表的效应，并对黑洞的旋转做出无偏估计，为我们提供一个关于黑洞边界极端环境的新视角。
