在拍摄第一张黑洞照片后 事件视界望远镜团队将重点放在宇宙射流上

2021年07月20日 10:12 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒CNET报道,我们往往认为黑洞是巨大的、吞噬物质的庞然大物。但是,即使是超大质量黑洞,即存在于星系中心的引力“天坑”,也有各种各样的尺寸。以M87*为例,它位于Messier 87星系的中心。它的质量大约是我们太阳的60亿倍。或者你可以看看人马座A(Sagittarius A*),它位于银河系的中心,质量只比太阳大400万倍。就超大质量黑洞而言,它很小。

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M87*的惊人尺寸是它成为事件视界望远镜(EHT)捕捉世界上第一幅黑洞图像的最佳候选者的部分原因。这一壮举在2017年实现,当它在2019年被揭示给世界时,立即被誉为天体物理学中的一个突破。这幅图像是多年工作的最高成就,使用了世界各地的少数几个天文台,这些天文台基本上作为一个行星大小的望远镜发挥作用。这一突破让科学家们看到了Messier 87的黑暗心脏所投下的阴影。

但这仅仅是个开始。

天体物理学家们并不打算只停留在一个黑洞上。他们随后将注意力转向了另一个超大质量黑洞,它的质量只有M87*的1/100,位于附近被称为人马座A的中心。使用捕捉到M87*的相同技术,天体物理学家现在能够以超高的分辨率拍摄到从人马座A的黑洞中喷射出来的强大物质,揭示了关于这些令人困惑的现象是如何出现的。

这些细节于周一发表在《自然-天文学》杂志上。

“EHT的主要目标是对黑洞进行成像,”德国波恩马克斯-普朗克射电天文研究所的天体物理学家Michael Janssen说,他是这项研究的主要作者。“但是喷流是由我们正在研究的黑洞自然发射的。因此,为了充分了解黑洞,我们也需要了解这些射流以及它们是如何产生的。”

宇宙射流是由许多黑洞产生的--包括M87*--基本上是由快速旋转的黑洞吸积盘抛出的失控的等离子体“列车”。

澳大利亚科廷大学的天体物理学家、国际射电天文学研究中心(ICRAR)的成员James Miller-Jones说:"这些狭窄、集中的等离子体束从靠近黑洞(其大小小于我们的太阳系)的小范围内带走了能量,并以更大的尺度沉积到周围环境。米勒-琼斯说,喷气机可以影响星系和星系团的演变--因此天文学家们渴望更好地了解它们。

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Janssen及其同事就是这样一个天文学家群体。他们想放大喷流,看看它们在靠近黑洞的地方是如何运作的。EHT使之成为可能。

EHT由来自世界各地的八个天文台组成,使用一种被称为甚长基线干涉测量的技术,或VLBI。 Janssen指出,一般来说,更大的望远镜能提供更清晰的图像--但你只能把它们造得这么大。EHT不是制造一个单一的望远镜,而是将世界各地的望远镜虚拟连接起来,提供一个相当于 "数千公里大小 "的单一望远镜的分辨率。

有了它,研究小组可以聚焦于人马座A的喷流,并比以前更清晰地看到它。这也使他们能够在极其接近黑洞的地方对喷流进行成像。

Janssen说:“我们能够以亚光天的分辨率研究这个喷流,这在以前是从未实现过的。EHT观测使研究小组能够看到距离黑洞大约0.6光天的地方--这听起来很小,但它相当于太阳和冥王星之间距离的2.5倍,即96亿英里。”

窥视人马座A的“心脏”,并将他们的观测结果与理论模型进行比较,研究小组发现这个黑洞的喷流边缘变亮,看起来与M87*所产生的喷流惊人地相似。这很关键,因为它让我们回到了我们的开篇问题。所有黑洞的功能都是一样的吗,无论大小如何?

人马座A的喷流表明情况可能是这样的。这很重要,原因有二:它符合爱因斯坦的广义相对论,而且它 “证明了喷流的基本属性取决于发射它们的黑洞质量”,Miller-Jones说。他补充说,这种比例可能适用于小得多的黑洞,其质量仅为太阳的10到100倍。

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