在拍攝第一張黑洞照片後事件視界望遠鏡團隊將重點放在宇宙射流上
據外媒CNET報導,我們往往認為黑洞是巨大的、吞噬物質的龐然大物。但是,即使是超大質量黑洞,即存在於星系中心的引力“天坑”,也有各種各樣的尺寸。以M87*為例,它位於Messier 87星系的中心。它的質量大約是我們太陽的60億倍。或者你可以看看人馬座A(Sagittarius A*),它位於銀河系的中心,質量只比太陽大400萬倍。就超大質量黑洞而言,它很小。
M87*的驚人尺寸是它成為事件視界望遠鏡(EHT)捕捉世界上第一幅黑洞圖像的最佳候選者的部分原因。這一壯舉在2017年實現,當它在2019年被揭示給世界時,立即被譽為天體物理學中的一個突破。這幅圖像是多年工作的最高成就,使用了世界各地的少數幾個天文台,這些天文台基本上作為一個行星大小的望遠鏡發揮作用。這一突破讓科學家們看到了Messier 87的黑暗心臟所投下的陰影。
但這僅僅是個開始。
天體物理學家們並不打算只停留在一個黑洞上。他們隨後將注意力轉向了另一個超大質量黑洞,它的質量只有M87*的1/100,位於附近被稱為人馬座A的中心。使用捕捉到M87*的相同技術,天體物理學家現在能夠以超高的分辨率拍攝到從人馬座A的黑洞中噴射出來的強大物質,揭示了關於這些令人困惑的現像是如何出現的。
這些細節於週一發表在《自然-天文學》雜誌上。
“EHT的主要目標是對黑洞進行成像,”德國波恩馬克斯-普朗克射電天文研究所的天體物理學家Michael Janssen說,他是這項研究的主要作者。“但是噴流是由我們正在研究的黑洞自然發射的。因此,為了充分了解黑洞,我們也需要了解這些射流以及它們是如何產生的。”
宇宙射流是由許多黑洞產生的–包括M87*–基本上是由快速旋轉的黑洞吸積盤拋出的失控的等離子體“列車”。
澳大利亞科廷大學的天體物理學家、國際射電天文學研究中心(ICRAR)的成員James Miller-Jones說:”這些狹窄、集中的等離子體束從靠近黑洞(其大小小於我們的太陽系)的小範圍內帶走了能量,並以更大的尺度沉積到周圍環境。米勒-瓊斯說,噴氣機可以影響星系和星系團的演變–因此天文學家們渴望更好地了解它們。
Janssen及其同事就是這樣一個天文學家群體。他們想放大噴流,看看它們在靠近黑洞的地方是如何運作的。EHT使之成為可能。
EHT由來自世界各地的八個天文台組成,使用一種被稱為甚長基線乾涉測量的技術,或VLBI。Janssen指出,一般來說,更大的望遠鏡能提供更清晰的圖像–但你只能把它們造得這麼大。EHT不是製造一個單一的望遠鏡,而是將世界各地的望遠鏡虛擬連接起來,提供一個相當於”數千公里大小”的單一望遠鏡的分辨率。
有了它,研究小組可以聚焦於人馬座A的噴流,並比以前更清晰地看到它。這也使他們能夠在極其接近黑洞的地方對噴流進行成像。
Janssen說:“我們能夠以亞光天的分辨率研究這個噴流,這在以前是從未實現過的。EHT觀測使研究小組能夠看到距離黑洞大約0.6光天的地方–這聽起來很小,但它相當於太陽和冥王星之間距離的2.5倍,即96億英里。”
窺視人馬座A的“心臟”,並將他們的觀測結果與理論模型進行比較,研究小組發現這個黑洞的噴流邊緣變亮,看起來與M87*所產生的噴流驚人地相似。這很關鍵,因為它讓我們回到了我們的開篇問題。所有黑洞的功能都是一樣的嗎,無論大小如何?
人馬座A的噴流表明情況可能是這樣的。這很重要,原因有二:它符合愛因斯坦的廣義相對論,而且它“證明了噴流的基本屬性取決於發射它們的黑洞質量”,Miller-Jones說。他補充說,這種比例可能適用於小得多的黑洞,其質量僅為太陽的10到100倍。