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研究发现:地球大小的虚拟望远镜,正在观察黑洞的影子

2024-02-17推荐

2017年,研究人员使用了一个像地球一样大小的虚拟望远镜,第一次拍摄了一个超大质量黑洞的影子。这个影像来自于M87*,即M87星系中心的黑洞,也是有史以来拍摄到的第一个黑洞视界和黑洞周围明亮吸积盘的影像。现在,研究团队发布了一张新的M87*影像,这是一年后的观测数据,显示这个影子不仅是一个固定的特征,正如之前预测的一样,而且这个光环的亮度也发生了改变。

如果我们把观测到的黑洞影像比喻成是我们坐在海边一直看着一个悬崖,这个悬崖就像黑洞的视界,周围的明亮吸积盘就像是一个光环。这个光环的亮度的改变就好像悬崖上的日晷,随着时间的推移,它不断地移动着。

事件视界望远镜(EHT)团队利用八种独立的成像和建模技术来分析2018年4月的观测数据,发现了这个橘色圆盘的亮度峰值发生了大约30度的逆时针移动——现在的位置在右图中可以看到-相比2017年的位置,而这个光环和影子的大小都没有改变,这也符合广义相对论的预测。

台湾中央研究院天文及天体物理研究所的浅田圭一博士在一份声明中表示:「在一个全新的数据集中确认这个光环是我们合作的一个重大里程碑,也是一个强有力的迹象,我们正在观察一个黑洞的影子和围绕它运行的物质。」

M87*的质量是我们太阳质量的65亿倍,距离我们5300万光年远。新观测中看到的亮度变化的位置是预测过的,就像一个搅动混乱的明亮吸积盘的辐射一样,这个吸积盘里充满了无法逃离黑洞引力的物质,因此会导致最亮的部分发生变化。这种变化可以用来测试我们关于黑洞周围磁场和等离子体行为的理论。

这些不可思议的物体的EHT影像得益于光的一个奇妙特性。射电望远镜的观测数据可以被结合在一起,就好像它们之间的距离大小相当于一个望远镜的尺寸一样。通过组合世界各地的射电望远镜,2017年的EHT就相当于地球大小的望远镜。在2018年的观测中,我们增加了格陵兰和墨西哥的新望远镜,而自那以后又添加了更多的望远镜。

安达卢西亚天体物理研究所的博士生罗翰·达哈勒说:「格陵兰望远镜的加入填补了我们地球大小望远镜中的关键空白。到2021年、2022年和即将到来的2024年的观测中,我们将看到望远镜组的进一步改进,这加强了我们推动黑洞天体物理前沿的热情。」

2022年,我们首次获得了自己星系超大质量黑洞——射手座A*的影像;而2023年,我们也首次直接看到了一个黑洞喷射射流的影像,以及AI处理后的M87*影像。随着每一张新的影像或细节的披露,以及更多望远镜的加入,EHT的能力也在不断扩大,那么问题来了:我们下一次要放大观察什么呢?

该研究发表在【天文与天体物理学杂志】上。