M87的Gargantuan黑洞–「揭開整個宇宙的光芒」

2020-11-25 騰訊網

發表於2020年3月29日在天文學，天體物理學，黑洞，物理，科學，空間

2019年4月10日，射電天文學家的Event Horizon Telescope（EHT）團隊製作了第一張M87星系黑洞的照片，該黑洞的大小與我們的太陽系一樣，被天文學家描述為「地獄之門和時空的終結」。現在的標誌性圖像捕獲了來自整個宇宙的光，這些光圍繞著嵌套的一系列環纏繞在對象周圍。

正如EHT合作者哈佛大學的彼得·加裡森（Peter Galison）所說：「當我們窺視這些環時，我們正在觀察來自可見宇宙的光，我們正在看越來越近的過去，一部電影，可以說是可見宇宙的歷史。」

加裡森說，他認為公布的圖像將比一些技術性更強的證據更具說服力。他說：「可以說這真是令人驚訝，這是黑洞，太陽系的大小，甚至更大，它的質量為六十億五千萬個太陽。」

哈佛史密森天體物理學中心的麥可·詹森（Michael Johnson）說：「黑洞的圖像實際上包含一系列嵌套的環。」與3月18日版雜誌上發表的一項研究不同，該環是在浴缸排水口周圍形成的環科學進步。

「認識到這一歷史性實驗觀察的複雜細節，迫使像我這樣的理論家以一種新的方式來思考黑洞，」黑洞研究所物理學教授，理論助理主任安德魯·斯特羅明格說。他說，黑洞是一個預計存在於100年前的物體。「而且我們花了一百年的時間清楚地了解它們的事實並不能衡量科學家的懶惰和緩慢。它衡量問題的嚴重性，以及我們以何種精度和深度了解周圍的宇宙。我一直在思考我的整個科學生活，現在我已經看到了。」

該圖像標誌著由18個國家的59個研究所的200名科學家組成的團隊多年工作的高潮。哈佛黑洞研究所的其他科學家也對該項目做出了貢獻，該項目利用了八架望遠鏡收集的數據，這些望遠鏡的位置從夏威夷到南極。為了以數字方式構造此圖像，EHT的天文學團隊通過整合來自該項目一部分的所有望遠鏡的數據，創建了相當於地球大小的透鏡的等效透鏡，該望遠鏡的功能比哈勃太空望遠鏡強4000倍。

可視化展示了組成M87星系的超大質量黑洞的第一個圖像的單個光子環。（哈佛-史密森天體物理學中心）

詹森說：「真正令我們驚訝的是，雖然嵌套的子環幾乎無法用肉眼察覺到圖像（甚至是完美的圖像），但它們對於被稱為幹涉儀的望遠鏡陣列卻是強而清晰的信號。」 「雖然捕獲黑洞圖像通常需要許多分布式望遠鏡，但子環非常適合僅使用兩個相距很遠的望遠鏡進行研究。在EHT上增加一臺太空望遠鏡就足夠了。」

ESO的甚大望遠鏡在2018年7月進行的新觀測表明，過去數十億年中，巨大的橢圓星系Messier 87吞沒了整個中型星系。Event Horizon Telescope（EHT）小組推論說，M87黑洞通過與其他幾個黑洞合併而擴大到了巨大的規模。M87是附近宇宙中最大，質量最大的星系，被認為是由100個左右較小的星系合併而成。.M87黑洞的尺寸大且相對接近，導致天文學家認為這可能是第一個他們實際上可以「看到」的黑洞。

「一個中等大小的星系從M87的中心墜落，由於巨大的引力潮汐，它的恆星現在散布在一個比原始星系大100倍的區域上！」 馬克斯·普朗克地球物理研究所動力學小組負責人Ortwin Gerhard說。

Galison認為，這是有史以來的第一張照片，這引起了公眾的興奮，因為黑洞是一種充滿隱喻和神話的文化現象。他說：「黑洞有一些自相矛盾，令人著迷，令人恐懼和令人髮指的地方。」

哈佛大學的科學家說，他們認為新的發現仍在眼前。斯特羅明格說：「關於銷毀，黑洞內的東西等等，存在一些真正的問題，我們可能會使用這種事件地平線望遠鏡來達到甚至探究的邊緣。」

《每日星系》，馬克斯·戈德堡，通過高級研究所， JPL / Caltech，EHT，哈佛-史密森尼大學天體物理學中心，紐約時報

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