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科学家形色银河系核心黑洞:仁爱的巨人正在节食
时间:2022-05-19 17:06 点击次数:113

  美联社(援引参与到该项目天文学家们的刻画称,这张图像并没有炫夸出一个贪心的宇宙歼灭者,而更像是一个“温和的巨人”,正在近乎忍饥受饿地节食。图像也表明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章程,大小与水星绕太阳运行的轨道相近。

  2022年5月12日,事件视界望远镜互助构造(Event Horizon Telescope Collaboration,以下简称“EHT”)宣布了银河系中央的一个黑洞——人马座A*的直接图像。它的质量大致是太阳的400万倍,间隔地球约2.6万光年。这幅图像是由宇宙各地8个同步射电望远镜包括数据后加工而成。

  科学家们此前曾稽查到天河系核心的恒星缭绕着少少看不见的、仔细的、原料极大的物体运行。这张图像提供了它的第一个直接的视觉证明。“现在大家有直接的证明说明这个物体是一个黑洞,”哈佛史密森天体物理学主题的天体物理学家萨拉·伊绍恩(Sara Issaoun)在德国加兴实行的音问公布会上说。

  在这一冲破之前,EHT闭作小组于2019年宣布了位于更辽远的梅西耶87星系重心的一个名为M87*的黑洞的第一张图像。

  今世广义相对论中,黑洞的引力极其健旺,可以吞没全面物质,“时空曲率大到光都无法从其事故视界逃脱。”但参与此视察项目标美国亚利桑那大学的天体物理学家费雷尔.厄齐尔(Feryal Özel)向美联社暗示道,人马座A*黑洞“吃得很少”。据另一位参加项计划天文学家表示,这额外于“一私人在几百万年里吃了一粒米。”

  科学家们曾瞻望,相对梅西耶87星系中的黑洞而言,云汉系的黑洞会更猛烈,但天文与天体物理科学家杰弗里·c·鲍尔(Geoffrey C. Bower)叙,图像矫饰“这是一只软弱的黑洞狮子,”鲍尔同时表示,由于人马座黑洞“处于饥饿形式”,惟有很少的物质落入黑洞中间,这使得天文学家可能观察得更深刻。

  “这个环的大小与爱因斯坦广义相对论的预测是云云的肖似,这让全部人们很诧异。这些检察空前未有,极大地抬高了我们对云汉系核心产生的事件的体会,并为这些宏大的黑洞怎么与方圆际遇互相成果需要了新的启发。”鲍尔谈。

  此次河汉系主题黑洞人马座A*的图像成像数据搜集于5年前。据《自然》()的报说,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)和来自全国各地的整体连结,诞生了EHT互助组织。所有人在2017年实行了第一次超过地球的巡视举措。在2017年4月的五个夜晚,EHT团队独揽了举世八个不同天文台的射电望远镜,巡逻收集了银河系的黑洞人马座A *、以及更迢遥的梅西耶87星系焦点的一个名为M87*的黑洞的数据。

  从西班牙到南极,从智利到夏威夷——每个视察站网罗的数据都比大型强子对撞机一年搜罗的数据还要多。数据末端加起来将近4pb (1pb=1000tb),量大得乃至于无法历程互联网发送,收场不得不储保留硬盘中,原委空中、海上和陆地传输,而后在德国波恩的马克斯·普朗克射电天文学查究所(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)举办汇编。

  2019年,EHT摸索人员初步宣告了M87*黑洞的图像,这是对付黑洞生存的第一个直接证实,但人马座A*的数据明白起来更具诽谤性。这是因由,绕M87*旋转的物质团发出的辐射在短工夫内根本上是恒定的,而围绕人马座A*的物质团可以在EHT每天旅行的几个小时内急迅更正。“在M87*黑洞,所有人创造物质团在一周内具体没有改造,”海诺·法尔克说,“但物质团围绕人马座转化的岁月跨度为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,日前宣布的这张图像是大批数据经历处分的效果。位于西班牙格拉纳达的安达卢西亚天体物理考究所的EHT成员何塞.戈麦斯(José Gómez)叙:“全部人将它们平衡起来,强调共同的特色。”费雷尔.厄齐尔表示,该项目的下一个目标是拍摄黑洞的“影片”,以大白其更多物理个性。

  在明了数据的同时,EHT团队举办了超级计划机因袭,与征求到的数据举办了比赛,并得出结论。人马座A*可能沿着大致指向地球的轴线盘旋,盘旋的对象为逆时针,何塞.戈麦斯谈。

  美国马里兰州格林贝尔特NASA-戈达德太空飞翔中间的天体物理学家雷吉娜·卡普托(Regina Caputo)暗示:“让我们震恐的是,大家看到了它的背面。”此前,卡普托互助过的美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜,如故检测到天河系主旨上方和下方的壮大发光特色,这可能是由人马座A*在往昔的猛烈动作技巧产生的。然则,这些被称为“费米气泡”(Fermi bubbles)的特征,相同要求物质从地球上看是绕着黑洞侧面扭转,而不是后面。

  1970年初,天文学家们发现了人马座A*黑洞存在的第一个迹象,其时射电天文学家在河汉系的核心地区创造了一个看似点状的射电源。

  这个光源万分惨淡,比但凡恒星还要暗。研究者原委跟踪恒星围绕人马座A*的轨道举行计算发现,射电源的原料和密度这样之大,只能够是一个黑洞。(迩来的衡量效益表明,它的质量是太阳的415万倍,偏差为0.3%。)这个查办成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)获得了2020年诺贝尔物理学奖。

  由于星系中的尘埃和气体,科学家们无法始末光学望远镜游历到人马座A*。但从20世纪90年月初阶,海诺·法尔克和其所有人人意识到,黑洞的阴影可能适值大到能够用无线电短波成像,而无线电短波能够穿透黑洞的面纱。但摸索人员绸缪,要做到这一点,需要一个地球大小的望远镜。幸运的是,过问丈量时候(interferometry)可能需要帮手。它需要将多个阻隔遥远的望远镜同时对准联闭个物体,这些望远镜就像是一个大圆盘的碎片。

  天文学家们第一次尝试用插手测量法检察人马座A*时,左右的是相对较长的7毫米无线电波,由于观测站之间相隔几千公里,末端能看到的只是一个朦胧的点。

  厥后,寰宇各地的团队矫正了时间,翻新转移了少少严重的天文台,以便把它们参加到联络搜集中。特为地,谢普·杜尔曼辅导的一个小组应用了南极望远镜,以及位于智利的价钱14亿美元的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)来完工这项职业。2008年,杜尔曼的团队还摆布更有时期难度的1.3毫米波长实行了初次察看。

  EHT在2018年征求了更大都据,但大家打消了2019年和2020年的观察行动。团队在2021年和2022年复兴张望,并再次矫正了查看网络,把握了更严实的仪器。

  位于图森的亚利桑那大学的EHT成员Remo Tilanus谈,在今年3月份,该小组最新观察纪录的旗号快度是2017年的两倍,这应当有助于提高结尾图像的折柳率。

  核办人员还希望发觉人马座A*黑洞是否有喷流。很多黑洞,搜集M87*,都卖弄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强烈加热造成。河汉重心上方和下方的热物质云端明,人马座A*在从前可能有强盛的喷流。它的喷射流现在可能弱得多,但它们的留存照旧可能揭露河汉系史书的火急细节。

  “这些喷流可能抑制或引导恒星的造成,它们能够改革化学元素的名誉,并感化总共星系的演化,”法尔克说,“全班人们目前正深究喷流发生的身分。”

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