有史以來第一張黑洞噴射噴流的直接影像揭曉
M87 星系中心的超大質量黑洞是不斷贈送的禮物。
這最近拍攝過黑洞的影子。 這構成了一幅美麗的畫面,但更大的故事還在後頭。 對五年前拍攝的影像進行了改進,現在我們第一次能夠看到黑洞噴出的噴流和陰影本身。
儘管黑洞是一種強大的時空扭曲者,甚至連光也無法逃脫,但它們距離幾十年前想像的隱形威脅還很遠。 相反,星系中心的超大質量黑洞被巨大的吸積物包圍他們從星星上肢解了。 他們還創造垂直於圓盤,將帶電粒子加速到接近光速,它們的運動發射出高能量光子,亮度如此之高,以至於可以超越它們所來自的整個星系。
多年來,藝術家們一直在渲染黑洞的圖像,突出顯示這些特徵,如下圖所示,但捕捉真實的東西卻是另一回事。 然而,透過結合全球毫米波VLBI陣列、阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列和格陵蘭望遠鏡的觀測結果,這正是天文學家所做的。
黑洞、吸積盤以及從其中發射的噴流的典型藝術描繪。
儘管人們幾十年來就知道此類噴流的存在,但人們對產生它們的物理原理仍然知之甚少,發表這張史無前例的圖像的國際團隊希望他們的工作能夠解決這個問題。
「我們知道噴流是從黑洞周圍區域噴射出來的,」上海天文台的盧如森博士在一份報告中說道。陳述,「但我們仍然不完全了解這是如何發生的。 為了直接研究這一點,我們需要盡可能靠近黑洞觀察噴流的起源。
作者使用 3.5 毫米無線電波來同時觀察噴流和陰影,而不是用於原始陰影影像的 1.3 毫米無線電波。 除了顯示噴流之外,較長的波長還可以顯示比 1.3 毫米處看到的環大 50% 左右的環。 這就像只在藍光下看到一個物體,然後用紅色觀察它並發現它有更多的東西。
此計畫使用的望遠鏡分別位於北美洲、歐洲、南美洲和格陵蘭島。 天線之間的距離所提供的分辨率相當於整個行星是一個無線電天線。
對於未經訓練的人來說,它可能看起來很混亂,但天文學家看到噴流的底部連接到 M87* 周圍的吸積盤,M87* 是位於梅西耶 87 星系的中心,距離 5500 萬光年。 該影像顯示了兩個明亮區域,與指向相反方向的噴流相關。 該論文指出:“在黑洞附近,噴射發射區域的發射剖面比黑洞驅動噴射的預期剖面更寬,這表明可能存在與吸積流相關的風。”
M87* 被選為這次大型合作的對象,也是第一張著名圖像的主題,因為它距離很近(按照星系間標準),而且非常大,質量是太陽的 65 億倍。第二個要成像的黑洞距離我們銀河系的中心要近得多,但質量要小一千倍,並且被大量塵埃隱藏。
未來的計畫將再次結合來自不同大陸的望遠鏡來研究其他波長的 M87*。馬克斯·普朗克射電天文學研究所的愛德華多·羅斯教授說:“未來幾年將是令人興奮的,因為我們將能夠更多地了解宇宙中最神秘的區域之一附近發生的事情。”
該研究發表於自然。