黑洞是宇宙中最重的天体之一，在历史上一直笼罩着宇宙的黑暗。直到2019年4月，我们才第一次看到宇宙中看不见的黑洞，看着这个位于M87星系中心的超大质量黑洞被一个明亮的环包围着，就像一个甜甜圈，但在那张照片中，我们只有直径的环是已知的，而不是环的“厚度”和更详细的子结构。现在，科学家们发表了新的计算结果，表明光晕是由一系列看起来像电影场景的子环组成的。

黑洞物理学是一门美丽的学科，它由深刻而有力的理论组成，但相对而言它也成为一门实验科学。科学家通过验证观察黑洞的数据来巩固理论。

每个星系的中心都有一个超大质量黑洞。过去，天文学家通过分析星系中心周围恒星和气体的运动速度来推断黑洞的性质。直到2019年4月10日，事件视界望远镜（EventHorizonTelescope，TheEHT）团队宣布，人类首次“直接”拍摄到距离地球5500万光年的超大质量黑洞。黑洞的质量约为太阳的65亿倍，为超大质量黑洞的存在提供了迄今为止最有力的证据。

不过有个小问题。事件视界望远镜捕捉到的光晕很亮，但无法分辨结构。光由称为光子的粒子组成。当光被黑洞的引力弯曲时，它会形成一个所谓的光子环。爱因斯坦的广义相对论预测，一个光环应该由无数个同样薄的光子环组成，这些子环基于光子围绕黑洞的轨道数量。

现在，一组天文学家发表了新的计算结果，预测了一个令人惊讶且复杂的光子结构，该子结构因黑洞的极端引力而弯曲。研究人员解释说，每个光子环的直径大致相同，只是变得越来越尖锐，因为光在到达观察者之前已经绕过黑洞很多圈。在EHT去年发布的图像中，我们看到的都是光子组合。戒指。

研究人员表示，这一系列的子环就像电影画面一样留下了可见宇宙的历史。光子环本质上是黑洞周围的“指纹”，包含黑洞质量、形状和旋转信息的关键细节。

无论多么完美的图像，用肉眼都很难发现无数的光子环结构，但对于干涉仪望远镜阵列来说，光子环会呈现出强烈而清晰的信号。再加上太空望远镜，就足以进行精确测量了。《科学进展》新论文发表于《科学进展》(ScienceAdvances)期刊。