不,停止。向後滾動。看看那張照片。停止向下滾動並再次查看。你所看到的就是歷史。這是有史以來第一個關於事件視界的直接影像。
它距離我們 5500 萬光年,是位於 M87 巨大橢圓星系中心的超大質量黑洞。這個東西非常巨大——大約是太陽質量的 65 億倍。
不就是光榮嗎?
現在您看到的是事件視界望遠鏡(EHT)的第一個結果,這是一項全球合作項目,將世界各地的射電望遠鏡變成了一個巨型望遠鏡,專門用於了解黑洞在現實生活中的樣子。
美麗的是,它匹配預測可以追溯到幾十年前。就是這樣。事實上,我們現在知道,僅僅 50 年前還只是理論的天文物理物體其實就是天文學家和物理學家所認為的那樣。
超大品質存在。我們可以看看它們。
“對於理論家來說,理論與觀察的對抗始終是一個戲劇性的時刻,”天體物理學家盧西亞諾·雷佐拉說德國歌德大學。
“意識到觀察結果與我們的預測如此吻合,這讓我鬆了一口氣,也感到自豪。”
看起來有點像模糊的橘色污點,但這就是我們正在看的。中間是黑洞的影子。我們實際上看不到黑洞本身,因為它巨大的引力不允許任何可偵測到的輻射逸出,所以它看起來是不透明的空間。
它周圍是吸積盤。 M87 的超大質量黑洞是活躍的,這意味著它被一個巨大的吸積盤包圍,吸積盤由非常熱的旋轉氣體和塵埃組成,正在慢慢落入黑洞。該光碟發出大量輻射。
錢德拉 X 射線天文台 M87 星系核心的特寫。 (NASA/CXC/維拉諾瓦大學/J. Neilsen)
因為圓盤正在旋轉,所以它在靠近我們的地方顯得更亮,在遠離我們的地方顯得更暗。愛因斯坦的理論預言了這個效應。
此時影像的解析度還不夠高,無法測量旋轉速度,但 EHT 團隊觀察了該物體四天,可以看出它正在順時針方向旋轉。
「一旦我們確定我們已經對陰影進行了成像,我們就可以將我們的觀察結果與廣泛的電腦模型進行比較,其中包括扭曲空間、過熱物質和強磁場的物理學。觀察到的圖像的許多特徵與我們的理論理解非常吻合, ”保羅·TP·何 (Paul TP Ho) 說道東亞天文台。
“這使我們對我們的觀測結果的解釋充滿信心,包括我們對黑洞質量的估計。”
未來對這些數據的分析(所有這些數據都將公開)可以揭示更多細節,例如圖像與廣義相對論的預測的匹配程度。它也可以幫助天文物理學家找出產生這種現象的機制。巨大的相對論性噴流從活躍的黑洞射出。
M87* 的藝術想像圖,展示了相對論性噴流及其周圍的過熱物質。 (IT/M。柯恩梅塞爾)
圖像不是非常清晰,因此有一些我們可能看不到的效應 - 例如稱為相對論效應幀拖曳,當黑洞旋轉時就會發生這種情況。當它旋轉時,由於它的引力非常大,它會拖曳時空。
加州理工學院的理論天體物理學家菲利普·霍普金斯(Philip Hopkins)沒有參與其中,他說:「很長一段時間以來,這一直被認為是廣義相對論的效應,但只有當你非常接近黑洞的事件視界時,它才會變得相當大。
「如果我們能夠測量它,這不僅是對這種奇怪的相對論體系的一個超級有趣的測試,它還能告訴你非常酷的信息。如果黑洞在旋轉,那就告訴你它有多少角動量,告訴你它首先必須吞下的所有東西才能自我形成。
換句話說,對黑洞進行超詳細的直接觀察可以告訴我們超大質量黑洞是如何變得如此超大的。
但這一切只是開始。這只是第一張圖片。我們很難低估其中所付出的驚人努力。
一些 EHT 望遠鏡的位置,以及它們之間的長基線。 (ESO/L. Calçada)
「老實說,在某些方面,嚴肅地說,最令人印象深刻的事情只是所涉及的技術成就,而不僅僅是你從中學到的東西,」霍普金斯說。
“能夠以這種分辨率對任何天體物理圖像進行成像是令人興奮的。”
EHT 合作目前正在研究另一個直接圖像,即銀河系中心的黑洞人馬座 A*,它應該很快就會準備好,根據我們今天聽到的公告。
未來也計劃進行觀察。我們即將看到這些神秘物體的蓋子以前所未有的方式被揭開。黑洞科學將不再一樣。
已發表論文六篇天體物理學雜誌通訊。我們等不及數百人的到來。