怎麼這麼小啊?天文學家首次拍到人類所在星系中心黑洞的照片

2022-05-13     星空天文

原標題:怎麼這麼小啊?天文學家首次拍到人類所在星系中心黑洞的照片

首張銀心黑洞照片。

銀河系中心黑洞「人馬座A*」的首張照片。 EHT

5月12日晚21:00(北京時間),「事件視界望遠鏡」合作組織在全球多地同步舉行新聞發布會,宣布第一次拍到了銀河系中心超大質量黑洞——「人馬座A*」的照片。

銀河系中心存在超大質量黑洞已經不是什麼秘密。一直以來科學家都可以根據銀心恆星運動的參數推算出那裡有一個看不見的、緻密的大質量天體——一個黑洞。這個黑洞甚至也早就有了自己的名字——「人馬座A*(讀作人馬座A星)」。但這一次,科學家卻可以直接「看到」它了。

黑洞本身是不可見的,但它周圍的發光氣體卻能透露出它的藏身之處——這些氣體形成的明亮環狀結構,包圍著一個黑暗的中心區域——這個區域被稱為「黑洞之影」,黑洞就在這個區域內。

「人馬座A*」(右)和「M87*」(左)大小對比。左圖小圈是冥王星軌道,小點為「旅行者1號」當前的位置。右圖大圈為水星軌道,中心白點為太陽。通過比較可知,銀心黑洞要比M87星系中心黑洞小得多。「人馬座A*」明亮環狀結構的直徑只相當於水星軌道。 EHT

銀心黑洞的照片與2019年拍到的M87星系中心黑洞M87*照片觀感有些相似,但兩者的特點卻很不一樣,尤其是兩者的大小差異非常大——銀心黑洞的亮環結構直徑只相當於水星軌道直徑,而M87*的亮環結構越過了冥王星軌道。

這種差異主要是兩者質量的差異所導致的——M87*的質量相當於65億個太陽,而銀心黑洞「人馬座A*」的質量只相當於400多萬個太陽。

「人馬座A*」小,它周圍的氣體圍繞其運行一周只需幾分鐘——M78*周圍的氣體圍繞它運行一周需要幾天;再加上M87*距離地球有5500萬光年,而「人馬座A*」距離地球只有2.7萬光年。多種因素疊加,導致銀心黑洞周圍氣體的亮度和運行模式看起來非常多變。在這種情況下,要給它拍張清晰的照片自然也就更不容易。

所謂「事件視界望遠鏡」並不是一台單一的望遠鏡,而是一台由分處全球各地的多個天文台連接起來的「虛擬」望遠鏡。它的口徑理論上相當於地球的圓面——因此可以看得極為遙遠。

「事件視界望遠鏡」拍攝的黑洞照片是在海量數據的基礎上,通過建模,最終用超級計算機平均出來的結果。

對於M87*來說,這種方法相對容易,因為所有照片大體相似。但銀心黑洞「人馬座A*」照片的不同版本看起來差異卻較大。研究人員必須使用更為巧妙的方法,來預測黑洞周圍氣體的運動方式,以求獲得最接近實際情況的結果。

在發布會上,研究人員表示,2022年下半年將會有更多的望遠鏡加入到該項目中來。觀測網絡的擴大和技術的進步,會讓我們在未來看到更加讓人驚艷的黑洞照片,甚至是視頻。

銀心黑洞照片是在海量數據的基礎上,通過參考理論模型,最終用超級計算機平均出來的結果。 EHT

參考

Astronomers reveal first image of the black hole at the heart of our galaxy

https://eventhorizontelescope.org/blog/astronomers-reveal-first-image-black-hole-heart-our-galaxy

文章來源: https://twgreatdaily.com/14f4cc5a773fe61d593c3093a1583835.html