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研究發現:地球大小的虛擬望遠鏡,正在觀察黑洞的影子

2024-02-17推薦

2017年,研究人員使用了一個像地球一樣大小的虛擬望遠鏡,第一次拍攝了一個超大品質黑洞的影子。這個影像來自於M87*,即M87星系中心的黑洞,也是有史以來拍攝到的第一個黑洞視界和黑洞周圍明亮吸積盤的影像。現在,研究團隊釋出了一張新的M87*影像,這是一年後的觀測數據,顯示這個影子不僅是一個固定的特征,正如之前預測的一樣,而且這個光環的亮度也發生了改變。

如果我們把觀測到的黑洞影像比喻成是我們坐在海邊一直看著一個懸崖,這個懸崖就像黑洞的視界,周圍的明亮吸積盤就像是一個光環。這個光環的亮度的改變就好像懸崖上的日晷,隨著時間的推移,它不斷地移動著。

事件視界望遠鏡(EHT)團隊利用八種獨立的成像和建模技術來分析2018年4月的觀測數據,發現了這個橘色圓盤的亮度峰值發生了大約30度的逆時針移動——現在的位置在右圖中可以看到-相比2017年的位置,而這個光環和影子的大小都沒有改變,這也符合廣義相對論的預測。

台灣中央研究院天文及天體物理研究所的淺田圭一博士在一份聲明中表示:「在一個全新的數據集中確認這個光環是我們合作的一個重大裏程碑,也是一個強有力的跡象,我們正在觀察一個黑洞的影子和圍繞它執行的物質。」

M87*的品質是我們太陽品質的65億倍,距離我們5300萬光年遠。新觀測中看到的亮度變化的位置是預測過的,就像一個攪動混亂的明亮吸積盤的放射線一樣,這個吸積盤裏充滿了無法逃離黑洞重力的物質,因此會導致最亮的部份發生變化。這種變化可以用來測試我們關於黑洞周圍磁場和電漿行為的理論。

這些不可思議的物體的EHT影像得益於光的一個奇妙特性。射電望遠鏡的觀測數據可以被結合在一起,就好像它們之間的距離大小相當於一個望遠鏡的尺寸一樣。透過組合世界各地的射電望遠鏡,2017年的EHT就相當於地球大小的望遠鏡。在2018年的觀測中,我們增加了格陵蘭和墨西哥的新望遠鏡,而自那以後又添加了更多的望遠鏡。

安達盧西亞天體物理研究所的博士生羅翰·達哈雷說:「格陵蘭望遠鏡的加入填補了我們地球大小望遠鏡中的關鍵空白。到2021年、2022年和即將到來的2024年的觀測中,我們將看到望遠鏡組的進一步改進,這加強了我們推動黑洞天體物理前沿的熱情。」

2022年,我們首次獲得了自己星系超大品質黑洞——射手座A*的影像;而2023年,我們也首次直接看到了一個黑洞噴射射流的影像,以及AI處理後的M87*影像。隨著每一張新的影像或細節的披露,以及更多望遠鏡的加入,EHT的能力也在不斷擴大,那麽問題來了:我們下一次要放大觀察什麽呢?

該研究發表在【天文與天體物理學雜誌】上。