科學家捕捉到黑洞中扭曲的噴流,其細節前所未有

2021-02-25 天文在線

 

2019年4月10日，世界第一次看到了黑洞的圖像，巨大的黑色被明亮的光暈包圍，這為超大質量黑洞的存在提供了有力的證據。

同樣用於捕捉標誌性圖像的望遠鏡現在也獲得了一份稀有的圖像——強大的等離子體射流從一個超大質量的黑洞附近發射出來，黑洞質量大約是太陽質量的10億倍。

             

事件視界望遠鏡是一個望遠鏡陣列，它結合了從智利沙漠到夏威夷到南極的各種無線電衛星的力量，這一陣列剛剛發布了一幅圖像，有史以來第一次描繪了黑洞的細節。這幅圖像中的黑洞具有奇怪的、扭曲的形狀，是科學家沒有預料到的。這一新發現發表在4月7號的《天文學》和《天體物理學》雜誌上。

             

超大質量黑洞附近等離子體射流，由德國馬普射電天文研究所（MPIfR）的J. Y. Kim、波士頓大學布拉扎計劃（VLBA和GMVA）和事件視距望遠鏡合作拍攝

 

圖像顯示黑洞周圍有一圈旋轉的氣體和灰塵，等離子體射流以紅色氣流的形式從黑洞中噴射出來。

             

奇怪而扭曲

這一圖像背後的團隊正在使用事件視界望遠鏡觀察準星3C 279，其位於50億光年之外的處女座。準星是一個非常明亮和活躍的星系核，它的中心含有超大質量的黑洞。

這一特定的物體被確定為類星體，因為它的超級明亮的光位於中心位置，閃爍的物體，如氣體、恆星，會落入黑洞。黑洞以周圍的物體為食，當它們變大時會吞噬它們。

             

位於3C 279中心的黑洞正在將其附近的氣體和恆星撕碎，在其周圍形成吸積盤，並以接近光速的速度將兩束等離子體射流發射出去。

能夠捕捉到等離子體射流的圖像，可以使科學家們更好地觀察基座，這一發現是始料未及的。

科學家們一開始認為，等離子體射流的基座會像他們身體的其他部分一樣，首先從一條直流中開始。然而，新的圖像顯示其底座是扭曲的。

             

德國馬普射電天文研究所的天文學家，該研究的主要作者金宰英在一份聲明中指出，「這就像打開最小的俄羅斯套娃，卻發現裡面是完全不同的形狀。我們也知道，每當你打開一扇新的宇宙之窗，你就會發現新的東西。我們期望通過最清晰的圖像找到射流形成的區域，一種垂直結構已經被我們發現。」

這項新研究背後的研究小組不太確定是什麼導致了射流底部的這種扭曲，但他們認為這可能與射流與黑洞周圍的吸積盤相互作用的方式有關。

除了扭曲的基座外，這一圖像還會產生了光學錯覺。其中一個射流直接指向地球，似乎以超過光速20倍的速度向我們移動。這一速度甚至有可能更快，因為物體在追逐它發射的光。

             

望遠鏡的成就

類似於第一個黑洞圖像的出現，這一圖像第一次發現了清晰的等離子體射流，也是一個重大的天文壯舉。

為了捕捉這一圖像，來自世界不同地區的望遠鏡一起工作，通過收集地球旋轉時的原始數據，基本上就相當於一個地球大小的望遠鏡。這些觀察是在2017年4月進行的。然後將原始數據轉換為高度清晰的圖像。據研究人員說，由此產生的解析度為20微秒，這相當於從月球上的太空人看到的地球上的橙子。

             

「EHT天線陣一直在改進，」謝普杜勒曼事件視界望遠鏡的創始主任和哈佛-史密森天文學中心的天文學家在一份聲明中說，「這些新的類星體結果表明，獨特的EHT能力可以解決廣泛的科學問題，這一能力會隨著我們繼續向陣列添加新的望遠鏡而繼續增長。」

事件視界望遠鏡觀測活動每年進行一次。然而，為了應對冠狀病毒的爆發，今年的運動被取消。天文臺的科學家們將專注於他們幾年前收集的數據。

作者：Passant Rabie

FY：董美慧

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