还记得人马座 A* (Sgr A) 令人惊叹的“第一张照片”吗在银河系的中心?日本国家天文台(NAOJ)的研究人员表示,这可能并不完全准确。
相反,人马座 A* 周围的吸积盘可能会更加细长,而不是我们在 2022 年首次看到的圆形。
NAOJ 的科学家对事件视界望远镜 (EHT) 团队首次拍摄的 Sgr A* 数据应用了不同的分析方法。 EHT 数据来自八个地面射电望远镜网络。最初的分析显示,一个明亮的环形结构围绕着一个黑暗的中心区域。
重新分析产生的不同形状暗示了圆盘中物质的运动和分布。
公平地说,对两个团队来说,无线电干涉测量数据的分析是出了名的复杂。 NAOJ 天文学家 Miyoshi Mikato 表示,圆形外观可能是由于图像的构造方式造成的。
“我们假设环图像是由 EHT 成像分析过程中的错误造成的,并且它的一部分是人工制品,而不是实际的天文结构,”三好建议道。
解释黑洞的外观
那么,在 NAOJ 重新分析中,Sgr A* 是什么样子的呢?
三好说:“我们的图像在东西方向上稍微拉长,东半部比西半部更亮。”
“我们认为这种现象意味着黑洞周围的吸积盘正在以大约 60% 的光速旋转。”
吸积盘充满了过热物质,可以说“环绕着排水沟”,流入 400 万太阳质量的黑洞。当它在吸积盘中循环时,摩擦和磁场的作用会加热材料。这导致它发光,主要是 X 射线和可见光,并发出无线电发射。
各种因素也会影响吸积盘的形状,包括黑洞本身的旋转。此外,吸积率(即有多少物质落入盘中)以及物质的角动量都会影响形状。
黑洞的引力也扭曲了我们对吸积盘的看法。这种“游乐场镜子”的畸变使得成像极其困难。事实证明,圆盘实际形状的任何一种视图(原始 EHT 圆形视图或 NAOJ 拉长视图)都可能是准确的。
那么,为什么对黑洞有不同的看法呢?
团队如何使用相同的数据对 Sgr A* 提出两种略有不同的观点?
三好指出:“没有任何望远镜能够完美地捕捉到天文图像。”对于 EHT 观测,事实证明,来自广泛连接的望远镜的干涉数据可能存在间隙。在数据分析过程中,科学家必须使用特殊技术来构建完整的图像。这就是 EHT 团队所做的,产生了“圆形黑洞”图像。
Miyoshi 的团队发表了一篇论文描述他们的结果。在其中,他们提出 EHT 发布的 2022 年图像中的环形结构是由 EHT 数据的凹凸点扩散函数 (PSF) 引起的伪影。
PSF 描述了成像系统如何处理其所观察区域中的点源。它有助于测量由于光学缺陷(或在本例中为干涉数据中的间隙)而发生的模糊量。换句话说,它在“填补”空白方面存在问题。
NAOJ 团队重新分析了数据,并使用不同的映射方法来消除数据中的空白。这导致了人马座 A* 吸积盘的细长形状。
圆盘的一半更亮,他们认为这是由于圆盘快速旋转时多普勒增强所致。他们认为,新分析的数据和拉长的图像显示了距离黑洞几个史瓦西半径的圆盘的一部分,旋转速度极快,并且从 40°-45° 的角度观察。
接下来怎么办?
这次重新分析应该有助于更好地了解人马座 A* 吸积盘的实际情况。 Sgr A* 的 EHT 研究导致 2022 年发布图像,这是绘制黑洞周围区域地图的首次详细尝试。
这EHT联盟正在致力于改进生成该图像和其他图像的更好、更详细的干涉测量图像。最终,这应该会产生更准确的观点。
后续研究应该有助于填补吸积盘观测中的任何空白。此外,对黑洞周围附近环境的详细研究应该能为隐藏在盘内的黑洞提供更多线索。
本文最初发表于今日宇宙。阅读原文。