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科学家描摹天河系重点黑洞:温和的巨人正在节食
时间:2022-05-19 13:55 点击次数:157

  美联社(援引加入到该项目天文学家们的描述称,这张图像并没有展现出一个贪婪的天下灭亡者,而更像是一个“温煦的巨人”,正在近乎挨饿挨饿地节食。图像也诠释了爱因斯坦的广义相对论——黑洞的大小正如爱因斯坦方程所轨则,大小与水星绕太阳运行的轨道相近。

  2022年5月12日,事务视界望远镜配关组织(Event Horizon Telescope Collaboration,以下简称“EHT”)揭橥了云汉系中央的一个黑洞——人马座A*的直接图像。它的质料大概是太阳的400万倍,隔断地球约2.6万光年。这幅图像是由天下各地8个同步射电望远镜汇集数据后加工而成。

  科学家们此前曾查察到云汉系焦点的恒星缠绕着一些看不见的、细密的、质地极大的物体运行。这张图像供应了它的第一个直接的视觉注明。“如今所有人们有直接的阐发声明这个物体是一个黑洞,”哈佛史密森天体物理学焦点的天体物理学家萨拉·伊绍恩(Sara Issaoun)在德国加兴举办的音讯楬橥会上说。

  在这一突破之前,EHT互助小组于2019年发布了位于更遥远的梅西耶87星系核心的一个名为M87*的黑洞的第一张图像。

  新颖广义相对论中,黑洞的引力极其壮大,或许消灭一共物质,“时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱。”但投入此查看项目的美国亚利桑那大学的天体物理学家费雷尔.厄齐尔(Feryal Özel)向美联社显现谈,人马座A*黑洞“吃得很少”。据另一位到场项主意天文学家表露,这极度于“一私人在几百万年里吃了一粒米。”

  科学家们曾测度,相对梅西耶87星系中的黑洞而言,银河系的黑洞会更生硬,但天文与天体物理科学家杰弗里·c·鲍尔(Geoffrey C. Bower)叙,图像展示“这是一只怯弱的黑洞狮子,”鲍尔同时流露,由于人马座黑洞“处于饥饿样式”,只有很少的物质落入黑洞中枢,这使得天文学家可能侦察得更长远。

  “这个环的大小与爱因斯坦广义相对论的瞻望是云云的同等,这让我们们很受惊。这些巡视空前绝后,极大地进步了所有人对云汉系主题发作的事务的领略,并为这些宏大的黑洞如何与界限环境彼此功用供应了新的开垦。”鲍尔叙。

  此次天河系核心黑洞人马座A*的图像成像数据搜集于5年前。据《自然》()的报道,2014年,荷兰奈梅亨大学的天体物理学家海诺·法尔克(Heino Falck)、美国马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的谢普·杜尔曼(Shep Doeleman)和来自世界各地的一概闭股,创建了EHT互助机合。我在2017年进行了第一次胜过地球的审查绚烂。在2017年4月的五个黄昏,EHT团队使用了全球八个不同天文台的射电望远镜,查察收罗了河汉系的黑洞人马座A *、以及更辽远的梅西耶87星系重点的一个名为M87*的黑洞的数据。

  从西班牙到南极,从智利到夏威夷——每个稽查站搜罗的数据都比大型强子对撞机一年征采的数据还要多。数据终局加起来将近4pb (1pb=1000tb),量大得乃至于无法过程互联网发送,结尾不得不储留存硬盘中,颠末空中、海上和陆地传输,而后在德国波恩的马克斯·普朗克射电天文学斟酌所(Max Planck Institute for Radio Astronomy)和位于韦斯特福德的麻省理工学院干草堆天文台(Haystack Observatory)实行汇编。

  2019年,EHT考虑人员早先宣告了M87*黑洞的图像,这是对于黑洞生存的第一个直接分析,但人马座A*的数据了解起来更具挑拨性。这是因由,绕M87*回旋的物质团发出的辐射在短年华内根源上是恒定的,而围绕人马座A*的物质团不妨在EHT每天查核的几个小时内慌忙转变。“在M87*黑洞,大家发觉物质团在一周内实在没有变更,”海诺·法尔克说,“但物质团环绕人马座变化的岁月跨度为5到15分钟。”

  由于这种可变性,EHT团队天禀的人马座A*的图像不止一张,而是数千张,日前发布的这张图像是大批数据经过料理的收尾。位于西班牙格拉纳达的安达卢西亚天体物理思考所的EHT成员何塞.戈麦斯(José Gómez)谈:“我们们将它们平均起来,强调合资的特点。”费雷尔.厄齐尔浮现,该项方针下一个主意是拍摄黑洞的“影片”,以理解其更多物理特色。

  在分解数据的同时,EHT团队举办了超级计划机步武,与搜罗到的数据举行了较劲,并得出结论。人马座A*大概沿着大约指向地球的轴线回旋,旋转的目标为逆时针,何塞.戈麦斯叙。

  美国马里兰州格林贝尔特NASA-戈达德太空飞翔主旨的天体物理学家雷吉娜·卡普托(Regina Caputo)出现:“让所有人恐惧的是,全部人看到了它的反目。”此前,卡普托团结过的美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜,已经检测到河汉系中央上方和下方的巨大发光特色,这可能是由人马座A*在昔日的刚烈灵活时间爆发的。然而,这些被称为“费米气泡”(Fermi bubbles)的特征,犹如请求物质从地球上看是绕着黑洞侧面挽回,而不是后背。

  1970岁首,天文学家们发现了人马座A*黑洞保管的第一个迹象,其时射电天文学家在银河系的中心地区发现了一个看似点状的射电源。

  这个光源异常惨淡,比广博恒星还要暗。思索者始末跟踪恒星围绕人马座A*的轨途举行准备觉察,射电源的质量和密度如斯之大,只恐怕是一个黑洞。(近来的勘察结尾解说,它的质量是太阳的415万倍,缺点为0.3%。)这个忖量收效让美国天文学家安德里亚·盖兹(Andrea Ghez)和德国天体物理学家莱茵哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)取得了2020年诺贝尔物理学奖。

  由于星系中的尘埃和善体,科学家们无法经历光学望远镜审核到人马座A*。但从20世纪90年头起始,海诺·法尔克和其他人意识到,黑洞的阴影或者恰巧大到不妨用无线电短波成像,而无线电短波可能穿透黑洞的面纱。但想量人员计算,要做到这一点,须要一个地球大小的望远镜。侥幸的是,干预勘探能力(interferometry)或许供应帮助。它必要将多个隔绝迢遥的望远镜同时对准同一个物体,这些望远镜就像是一个大圆盘的碎片。

  天文学家们第一次检验用干涉测量法察看人马座A*时,利用的是相对较长的7毫米无线电波,由于巡视站之间相隔几千公里,收场能看到的只是一个朦胧的点。

  厥后,天下各地的团队订正了技艺,翻新变卦了少许严重的天文台,以便把它们插足到联关收集中。非常地,谢普·杜尔曼指挥的一个小组捉弄了南极望远镜,以及位于智利的代价14亿美元的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)来完竣这项处事。2008年,杜尔曼的团队还行使更有才干难度的1.3毫米波长实行了初次巡察。

  EHT在2018年征采了更广博据,但谁撤消了2019年和2020年的张望绚烂。团队在2021年和2022年还原查察,并再次批改了巡查网络,应用了更精美的仪器。

  位于图森的亚利桑那大学的EHT成员Remo Tilanus谈,在今年3月份,该小组最新查看记载的标帜快度是2017年的两倍,这应该有助于进步最终图像的分袂率。

  思考人员还希望觉察人马座A*黑洞是否有喷流。良多黑洞,征采M87*,都出现出了两束向相反的倾向速疾喷射的物质,这可能是由于内落气体的刚烈加热变成。河汉重心上方和下方的热物质云端明,人马座A*在夙昔恐怕有健壮的喷流。它的喷射流方今或许弱得多,但它们的留存仍旧也许揭破云汉系汗青的要紧细节。

  “这些喷流也许约束或迷惑恒星的形成,它们也许转机化学元素的场所,并效率全体星系的演化,”法尔克谈,“全部人而今正忖量喷流爆发的地点。”

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