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事件视界望远镜揭示了关于M87星系的什么

发现事件视界望远镜拍摄的M87星系超大质量黑洞的开创性图像!

作者Jake Parks
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这是超大质量黑洞的第一个直接图像。这张由遍布全球的八个射电望远镜组成的网络——事件视界望远镜拍摄的图像,显示了M87星系超大质量黑洞周围物质的明亮、旋转盘。由于黑洞附近的引力非常强,盘的 appearance 被扭曲了。(来源:EHT合作项目)一项大规模的国际研究合作已经发布了围绕超大质量黑洞的炼狱环境的首张直接图像。作为事件视界望远镜(EHT)项目的一部分,该团队使用了一个全球性的望远镜阵列来探测围绕M87星系中心的巨大黑洞旋转的炽热物质盘。结果证实,围绕黑洞旋转的热气体几乎以光速传播,在黑洞本身周围创造了一个混乱的漩涡。根据今天发表在《天体物理学报快报》上的研究,黑洞的结构接近圆形,正如爱因斯坦的广义相对论所预测的那样,这意味着该理论又通过了一项严格的测试。“总的来说,”论文中写道,“观测到的图像与广义相对论预测的旋转克尔黑洞的阴影的预期一致。”

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事件视界望远镜发布人类首张黑洞图像


M87星系揭秘

梅西耶87(M87)

是一个庞大的椭圆星系,距离地球约5300万光年。这个巨大的星系拥有数万亿颗恒星,并支撑着大约2000个星系——包括银河系——构成我们本地宇宙的城市,被称为室女座星系团

。反过来,室女座星系团是更大的室女座超星系团的主要组成部分。M87缺乏许多邻居所装饰的引人注目的螺旋臂,看起来像一个有点平淡的球状团块。但它隐藏着本地宇宙中最强大的星系引擎之一。M87的超大质量黑洞将数十亿个太阳的质量压缩在一个令人惊讶的微小体积内。一项为期七年的哈勃太空望远镜研究捕捉到了这个看不见的巨兽喷射出强大的粒子流

,以接近光速的速度将它们射出约5000光年。此前对M87超大质量黑洞的研究表明,该星系强大的喷流是由一个致密的物质盘——称为吸积盘——围绕黑洞以高达每小时200万英里

(350万公里/小时)的速度旋转产生的。吸积盘内的物质在旋转时相互摩擦,内层比外层旋转得更快。这种差速旋转导致磁场卷曲,以接近光速的速度将落入黑洞的物质喷射出去。


事件视界望远镜:它是如何工作的?


“我们认为黑洞的自转与磁场相互作用是产生喷流的原因,但我们没有证据,”亚利桑那大学天体物理学家、EHT团队成员Feryal Özel在一次采访中告诉《Astronomy》。“如果我们看到类似喷流的图像或与之相关的任何东西,我认为这会增加我们对黑洞形成喷流的信心。”

M87的强大喷流像宇宙探照灯一样从该星系的黑洞喷射而出,延伸约5000光年。据信,该喷流起源于M87超大质量黑洞吸积盘中缠结的磁场。NASA/哈勃遗产团队(STScI/AURA)虽然许多研究人员以前已经探索过M87的内部运作,但在2012年,当时新成立的事件视界望远镜首次进行了窥探。当时,它的阵列中有较少的射电天文台,收集的数据也少得多,因此还无法产生图像。但它仍然设法发现了M87的超大质量黑洞与其吸积盘以相同的方向旋转

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的证据。他们还计算出,黑洞吸积盘的内边缘跨度仅约五倍太阳系的宽度。请记住,M87的黑洞质量是太阳质量的30亿到70亿倍,或者比银河系的黑洞人马座A*(Sagittarius A*)重约1000倍。这相当于将大量的质量挤压在相对较小的空间里。

EHT聚焦

通过这张新的M87 EHT图像,我们现在对黑洞及其周围区域,包括其喷流,有了前所未有的了解。尽管图像的质量还不到8K,但黑洞可辨认的形状和阴影极大地增进了我们对这些扭曲现实的物体的理解。任何落入黑洞吸积盘之外、超越“不可返回点”(称为事件视界)的物质或光都会永远消失,所以我们实际上看不到黑洞本身。但我们可以看到黑洞的阴影,它衬托着周围旋转的炽热物质。“我们看到的图像包含了阴影,不是因为它是不透明的,而是因为它吸收了来自背后的光,”哈佛大学天文学家Avi Loeb(他没有参与EHT项目)告诉《Astronomy》。“所以它是一个黑暗的区域,周围环绕着一道狭窄的光带,就像一弯新月。一面正在靠近,一面正在远离。所以靠近的一面是明亮的。”

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事件视界望远镜的奇幻成像黑洞之旅


这张第一张图像将在未来多年被研究和分析,但EHT才刚刚开始。现在已经可以分辨出星系核心中潜伏的黑洞周围的区域,我们可以期待最终拍摄到M87之外的其他黑洞的图像。但通过直接成像M87的超大质量黑洞和吸积盘,研究人员已经开始了解塑造活动星系喷流的复杂过程。由于强大的、喷射出强大喷流的超大质量黑洞在早期宇宙中更为普遍,这些见解可能会揭示关于我们年轻宇宙如何演化的新发现。您可以在下方观看美国国家科学基金会关于事件视界望远镜发布的直播。 [embed]https://www.youtube.com/watch?v=lnJi0Jy692w[/embed]

  • Jake Parks

    Jake Parks是一位自由科学作家和《发现》杂志的编辑,他报道从宇宙奥秘到医学研究的最新进展。

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