不,停止。向后滚动。看看那张照片。停止向下滚动并再次查看。你所看到的就是历史。这是有史以来第一个关于事件视界的直接图像。
它距我们 5500 万光年,是位于 M87 巨大椭圆星系中心的超大质量黑洞。这个东西非常巨大——大约是太阳质量的 65 亿倍。
不就是光荣吗?
您现在看到的是事件视界望远镜(EHT)的第一个结果,这是一项全球合作项目,将世界各地的射电望远镜变成了一个巨型望远镜,专门用于了解黑洞在现实生活中的样子。
美丽的是,它匹配预测可以追溯到几十年前。就是这样。事实上,我们现在知道,仅仅 50 年前还只是理论的天体物理物体实际上就是天文学家和物理学家所认为的那样。
超大质量存在。我们可以看看它们。
“对于理论家来说,理论与观察的对抗始终是一个戏剧性的时刻,”天体物理学家卢西亚诺·雷佐拉说德国歌德大学。
“意识到观察结果与我们的预测如此吻合,这让我松了一口气,也感到自豪。”
看起来有点像模糊的橙色污点,但这就是我们正在看的。中间是黑洞的影子。我们实际上无法看到黑洞本身,因为它巨大的引力不允许任何可检测到的辐射逸出,所以它看起来是不透明的空间。
它周围是吸积盘。 M87 的超大质量黑洞是活跃的,这意味着它被一个巨大的吸积盘包围,吸积盘由非常热的旋转气体和尘埃组成,正在慢慢落入黑洞。该光盘发出大量辐射。
钱德拉 X 射线天文台 M87 星系核心的特写。 (NASA/CXC/维拉诺瓦大学/J. Neilsen)
因为圆盘正在旋转,所以它在靠近我们的地方显得更亮,在远离我们的地方显得更暗。爱因斯坦的理论预言了这种效应。
此时图像的分辨率还不够高,无法测量旋转速度,但 EHT 团队观察了该物体四天,可以看出它正在沿顺时针方向旋转。
“一旦我们确定我们已经对阴影进行了成像,我们就可以将我们的观察结果与广泛的计算机模型进行比较,其中包括扭曲空间、过热物质和强磁场的物理学。观察到的图像的许多特征与我们的理论理解非常吻合, ”保罗·TP·何 (Paul TP Ho) 说道东亚天文台。
“这使我们对我们的观测结果的解释充满信心,包括我们对黑洞质量的估计。”
未来对这些数据的分析(所有这些数据都将公开)可以揭示更多细节,例如图像与广义相对论的预测的匹配程度。它还可以帮助天体物理学家找出产生这种现象的机制。巨大的相对论性喷流从活跃的黑洞射出。
M87* 的艺术想象图,展示了相对论性喷流及其周围的过热物质。 (IT/M。科恩梅塞尔)
图像不是非常清晰,因此有一些我们可能看不到的效应 - 例如称为相对论效应帧拖拽,当黑洞旋转时就会发生这种情况。当它旋转时,由于它的引力非常大,它会拖拽时空。
加州理工学院的理论天体物理学家菲利普·霍普金斯(Philip Hopkins)没有参与其中,他说:“很长一段时间以来,这都被理解为广义相对论的效应,但只有当你非常接近黑洞的事件视界时,它才会变得相当大。”随着这项研究的进行,告诉 ScienceAlert。
“如果我们能够测量它,这不仅是对这种奇怪的相对论体系的一个超级有趣的测试,它还能告诉你非常酷的信息。如果黑洞在旋转,那就告诉你它有多少角动量,告诉你它首先必须吞下的所有东西才能自我形成。”
换句话说,对黑洞进行超详细的直接观察可以告诉我们超大质量黑洞是如何变得如此超大的。
但这一切仅仅只是开始。这只是第一张图片。我们很难低估其中所付出的惊人努力。
一些 EHT 望远镜的位置,以及它们之间的长基线。 (ESO/L. Calçada)
“老实说,在某些方面,严肃地说,最令人印象深刻的事情只是所涉及的技术成就,而不仅仅是你从中学到的东西,”霍普金斯说。
“能够以这种分辨率对任何天体物理图像进行成像是令人兴奋的。”
EHT 合作目前正在研究另一幅直接图像,即银河系中心的黑洞人马座 A*,它应该很快就会准备好,根据我们今天听到的公告。
未来还计划进行观察。我们即将看到这些神秘物体的盖子以前所未有的方式被揭开。黑洞科学将不再一样。
已发表论文六篇天体物理学杂志通讯。我们等不及数百人的到来。