事件地平线望远镜（EHT）因首次捕捉到黑洞图像而闻名于世，现在它将揭开另一个宇宙之谜：黑洞如何向太空发射强大的喷流。瑞典加尔默斯理工大学的安妮-卡特琳-巴茨科（Anne-Kathrin Baczko）领导的研究小组证明，EHT可以捕捉到星系NGC 1052中一个超大质量黑洞及其喷流的详细图像。 他们利用相互连接的射电望远镜进行的测量还证实了黑洞边缘附近存在强磁场。
NGC 1052星系的喷流和隐藏中心。 在这幅艺术家的印象图中，我们正在接近 NGC 1052星系的中心。 在气体和尘埃云（橙色显示）的背后，是星系中央的超大质量黑洞。 两股高能粒子喷流（如蓝色所示）是由黑洞发射的，但没有人知道是如何发射的。 射电望远镜可以透过云层看到星系的中心。 图片来源：查尔默斯理工大学、3dVision、约翰-伯农维尔、安妮-卡特琳-巴茨科
推动这项研究的核心问题是超大质量黑洞如何以接近光速的速度向太空喷射出巨大的高能粒子流--即所谓的喷流。 科学家通过对距离地球6000万光年的NGC 1052的核心进行详细观测，更接近于回答这个问题。
通过协调多个射电望远镜的数据，研究人员对这个星系及其超大质量黑洞的内部运作有了新的认识。 他们的研究成果今天（2024 年 12 月 17 日）发表在科学杂志《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）上。
在这幅艺术家印象图中，我们正接近位于 NGC 1052星系中心的超大质量黑洞。 在这里，物质在落入黑洞之前会聚集在一个旋转的圆盘中，磁场的形成可能会帮助星系发射出强大的喷流。 图片来源：查尔默斯理工大学、3dVision、约翰-伯农维尔、安妮-卡特琳-巴茨科
这项工作由查尔莫斯理工大学翁萨拉空间天文台的天文学家安妮-卡特琳-巴茨科（Anne-Kathrin Baczko）领导。她说："这个星系的中心 NGC 1052 是一个很有希望用事件地平线望远镜成像的目标，但它很暗淡、复杂，比我们迄今为止尝试过的所有其他来源都更具挑战性。"
该星系有一个超大质量黑洞，它是两个强大喷流的源头，喷流向外延伸数千光年，穿过太空。
NGC 1052（右下）是一个椭圆星系，距离地球约 6000 万光年，位于鲸鱼座，在可见光下可以看到它与邻近的螺旋星系 NGC 1042（右下），以及银河系中的许多暗星。这幅图像是根据数字化巡天 2 的部分图像制作的。 图片来源：欧空局/哈勃、美国国家航空航天局、数字化巡天 2；致谢： Davide de Martin
团队成员、德国波恩马克斯-普朗克射电天文学研究所天文学家爱德华多-罗斯（Eduardo Ros）说："我们不仅要研究黑洞本身，还要研究从地球上看到的黑洞东西两侧喷流的起源。"
研究小组仅使用了 EHT 全球网络中的五台望远镜（包括位于智利的ALMA（阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列））进行了测量，这种配置可以对黑洞未来的观测潜力做出最佳估计，并辅以其他望远镜的测量。
"对于这样一个微弱而未知的目标，我们不确定能否获得任何数据。 但我们的策略成功了，这主要归功于 ALMA 的灵敏度和许多其他望远镜提供的补充数据，"Anne-Kathrin Baczko 说。
科学家们现在确信，得益于两个新的关键信息，未来成功成像是有可能的： 黑洞周围发出的射电波频率恰到好处，确保可以被 EHT 测量到。
形成喷流的区域的大小与 M 87* 的环的大小相似--大到足以用 EHT 以最大功率进行成像。
安妮-卡特琳-巴茨科。 资料来源：查尔默斯理工大学
根据测量结果，科学家们还估算出了黑洞事件视界附近的磁场强度。 磁场强度为 2.6 特斯拉，大约是地球磁场强度的 400 倍。 这与之前对这个星系的估计一致。
马蒂亚斯-卡德勒说："这是一个如此强大的磁场，我们认为它很可能可以阻止物质落入黑洞。 这反过来又有助于启动银河系的两个喷流。"
尽管这个射电源是如此具有挑战性，但随着射电天文学家们为新一代望远镜网络（如美国国家天文台的下一代甚大阵列和下一代事件地平线望远镜）做准备，未来的前景还是一片光明。
"我们的测量结果让我们更清楚地了解到银河系最内层中心在不同波长下是如何发光的。 它的光谱在一毫米左右的波长处非常明亮，我们现在可以在这里拍摄到最清晰的图像。" 研究小组成员、德国维尔茨堡大学天文学家马蒂亚斯-卡德勒（Matthias Kadler）说："它在稍长波长处更亮，这使它成为下一代射电望远镜的主要目标。"
Anne-Kathrin Baczko（瑞典查尔姆斯理工大学）和286位合著者的研究论文《NGC 1052中的假定中心》今天（12月17日）发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）杂志上。
编译自/ScitechDaily