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此前不久,科学家获得超大质量黑洞M87*空前新影像

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天文在线 2021-07-27 09:41
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M87*,俗称Pōwehi(夏威夷语,意为“流光点缀、黑暗深邃的创世之源”),由事件视界望远镜(EHT)团队拍摄

简介:M87黑洞的新影像

就在超大质量黑洞M87*不断向宇宙以近光速喷射物质之际,遍布全球的望远镜联合起来,为其拍摄了一些前所未有的影像。

M87*即2019年由EHT拍摄的著名黑洞。当年,科学家终于揭开其神秘面纱,让世人一睹其“真容”。

黑洞照片首次公布是一项非凡壮举。它是科学家经过多年努力,结合全球各地射电望远镜阵列观测结果制作出的5 500万光年外、略大于太阳系的宇宙区域影像。

如今,通过更多望远镜进行多波段观测(不同波段揭示M87*和其相对论性等离子体喷流的不同特征),某科学团队又新获数据。

“我们知道,这张有史以来首张黑洞直接影像具有开创性意义”,日本国立天文台天文学家秦和弘(Kazuhiro Hada)称,“但要最大化利用这张意义非凡的相片,我们还需观察整个电磁波谱来获取有关黑洞当时状态的一切知识。”

相比在上文M87*放大图像中见到的阴影和光环,这些信息会揭示出黑洞更多的特征。超大质量黑洞M87*非常活跃,不断在吞噬周围由尘埃、气体组成的高温吸积盘里的物质,这时,会有一些颇为复杂的现象随之发生,如从黑洞两极喷射而出的相对论性喷流。

任何我们如今能探测到的物质,只要越过事件视界这一关键临界点都无法逃离黑洞,但并非所有吸积盘物质在卷入活跃的黑洞时都会越过事件视界,一小部分会从吸积盘内部沿着两极以离子化等离子体喷流形式向太空喷出,速度为大百分比的光速。

天文学家认为,黑洞磁场介入了这一过程。根据该理论,黑洞磁场线相当于一个同步加速器,物质先被加速,然后被高速射出。

对于M87*,物质喷出的速度近乎光速,而这也是相对论性喷流能达到的最大速度。我们在M87*看到的喷流,能喷出大约5 000光年的距离。它发出的光横跨整个电磁波谱,能量从最小到最大不等,这样一来,仅观察某一段波带意味着无法对整个结构的能量产生完整认知。

因此,观测团队通过望远镜对喷流进行多波段观测再添数据。他们用哈勃空间望远镜观测可见光,用钱德拉X射线天文台与斯威夫特X射线望远镜观测X射线,用核星空间望远镜观测高能X射线,用尼尔·盖勒斯·斯威夫特天文台观测紫外线和可见光,用高能立体望远镜系统、神奇伽马射线望远镜、超高能辐射成像望远镜阵列系统与费米伽马射线广域空间望远镜观测伽马射线。

多波段M87*黑洞 点击查看高分辨率图像

点击此处查看完整说明、摄制人员与高清图像

科研人员称,这么做主要目的在于创建一个遗留数据库,供天文学家在以后几年研究M87*和其喷流时使用,以深入了解喷流现象和产生原因。

“理解粒子加速对同时理解全‘彩’M87*图像和喷流而言至关重要”,荷兰阿姆斯特丹大学天体物理学家萨拉·马尔科夫(Sera Markoff)称,“这些喷流像一巨束传输电流的电线一样,将黑洞释放的能量传输至所在星系之外。观察结果将帮助我们计算喷流携带的能量总和及其对周遭环境产生的影响。”

团队对数据的首次分析非常有趣。分析显示,2017年在使用EHT观察黑洞时,视野前所未有得昏暗。然而,这并没有让拍摄黑洞阴影变难,反而使其变得更加容易,因为这意味着没有强光遮掩M87*,它在所处区域中最亮。

观察期间,团队还发现伽马射线(宇宙线相互作用可产生伽马射线,但宇宙线从何而来,人们至今未知)并非来自黑洞事件视界附近,而是来自更远的地方。

正是此处让科学家小有疑惑,但工作也因此平添乐趣。尤其在EHT继续运行期间,科学家将花费长时间钻研该难题。EHT如今正在进行一轮观测,科学家将仔细消化所得观测数据。

耶鲁大学天体物理学家米斯拉夫·巴洛科维奇(Mislav Baloković)表示:“有了这些数据,加上重启观测项目、使用改良版EHT,我们就能探索到许多让人兴奋的事情。”

上述观测结果已在《天体物理杂志通讯》(The Astrophysical Journal Letters)发表。

BY: MICHELLE STARR

FY: Astromancer

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