1.1 质量：65亿太阳质量的“宇宙巨兽”
黑洞的质量，是它的“身份标签”。M87黑洞的质量约为6.5×10?倍太阳质量（65亿M☉）——这是怎么来的？
- 直接测量：通过EHT图像中阴影的角大小（约40微角秒），结合M87的距离（5500万光年），用广义相对论的“阴影公式”反推质量：
M = \frac{c^2 R_s}{2G} = \frac{c^2 d \theta}{2G}
（其中， R_s 是史瓦西半径， \theta 是阴影角大小， d 是距离）。计算结果与之前用恒星动力学（观测星系中心恒星的运动速度）得到的质量一致——65亿M☉，误差小于10%。
- 意义：这个质量让M87黑洞跻身“超大质量黑洞”（SMBH）的顶端——银河系中心的Sgr A*只有400万M☉，而M87黑洞是它的1600倍。
1.2 自旋：0.9倍光速的“宇宙陀螺”
黑洞的自旋，决定了它的“性格”——快速自旋的黑洞会产生更强的喷流，更剧烈的吸积盘活动。M87黑洞的自旋速度，约为0.9倍光速（接近理论最大值）。
- 测量方法：通过分析喷流的偏振方向（2023年EHT发布的偏振图像）和吸积盘的亮度分布：
- 喷流的方向与吸积盘的平面垂直，说明黑洞在自旋（参考系拖拽效应将吸积盘物质“拖”向自转轴）；
- 吸积盘内侧的亮度梯度（越靠近黑洞越亮），对应自旋带来的“框架拖拽”加速。
- 意义：0.9倍光速的自旋，让M87黑洞成为一个“高效的能量引擎”——它能将吸积物质的10%以上质量转化为喷流能量（普通恒星的能量转化效率仅0.7%）。
1.3 电荷：“无毛定理”的终极验证
黑洞的电荷，是最神秘的参数。根据无毛定理（No-Hair Theorem），黑洞只有三个可观测属性：质量、自旋、电荷。而M87黑洞的电荷，几乎为零。
- 原因：宇宙中的黑洞大多由恒星坍缩或星系合并形成，这些过程会中和电荷——就像雷电云中的电荷会被导走，黑洞也无法保留大量电荷。
- 验证：EHT的图像中，阴影的完美圆形轮廓，间接证明了电荷为零——如果有电荷，事件视界会因电磁力而变形，阴影不再是圆形。
二、吸积盘的“火焰”：高温气体的运动与辐射
M87黑洞周围的吸积盘，是宇宙中最炽热的“熔炉”——温度高达101? K，足以让铁原子核解体。它的存在，是黑洞能量的主要来源。
2.1 吸积盘的结构：从“薄盘”到“热斑”
吸积盘不是均匀的“盘子”，而是分层的高速旋转结构：
- 内盘（半径＜10 R_s）：温度最高（101? K），由完全电离的氢等离子体组成，旋转速度接近光速（0.9c）；
- 中盘（10-100 R_s）：温度下降到10? K，由部分电离的等离子体和尘埃组成；
- 外盘（＞100 R_s）：温度降至10? K，由中性气体和恒星碎片组成。
内盘的“热点”（Bright Spot）是吸积盘的“搅拌器”——物质在这里碰撞、摩擦，释放出强烈的辐射。
2.2 同步辐射：亮环的“发光密码”
吸积盘的1.3毫米辐射，来自同步辐射（Synchrotron Radiation）——高速电子在强磁场中做螺旋运动时，释放的电磁辐射。
- 磁场来源：吸积盘的电流产生磁场，黑洞的自旋会“拉伸”磁场线，形成螺旋状结构；
- 辐射机制：电子被磁场加速到接近光速，在磁场中螺旋前进，释放出1.3毫米的射电辐射——这就是我们看到的亮环。
2.3 盘风与物质流失：吸积盘的“排泄系统”
吸积盘并非“只进不出”——它会通过盘风（Disk Wind）流失物质：
- 内盘的高温等离子体，会沿着磁场线“吹”出高速风（速度可达0.1c）；
- 这些风会带走吸积盘的物质，调节黑洞的吸积率（Accretion Rate）——M87黑洞的吸积率约为每年0.1 M☉，刚好维持喷流的能量输出。
三、喷流的“引擎”：从黑洞到星系的能量传递
M87的喷流，是宇宙中最壮观的“能量喷泉”——长达5000光年，速度0.99c，能量输出相当于1012个太阳。它的能量，完全来自黑洞的旋转。
3.1 Blandford-Znajek机制：黑洞自旋的“能量提取术”
喷流的能量来源，由Blandford-Znajek机制（1977年提出）解释：
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