記者從中科院獲悉，通過毫米波波段觀測，科學(xué)家首次對黑洞陰影及其周圍環(huán)結(jié)構(gòu)和強大噴流進(jìn)行成像。 該圖像首次顯示了中心超大質(zhì)量黑洞附近的吸積流和噴流。 流源之間的連接。
人類第一張捕捉到的黑洞照片。來源：
M87 是迄今為止已知的最大質(zhì)量黑洞之一
人類首次“看到”的黑洞位于室女座的巨型橢圓星系M87的中心。 它距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽的65億倍。 它的核心區(qū)域有一道陰影，周圍環(huán)繞著月牙狀的光暈。 。
2019年4月10日，科學(xué)家首次發(fā)布了M87黑洞的圖像，此后持續(xù)對M87黑洞進(jìn)行觀測和研究。
該研究由中國科學(xué)院上海天文臺研究員陸如申研究員領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊完成。 該團(tuán)隊利用全球毫米甚長基線干涉陣列（GMVA）天體物理研究所，結(jié)合阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）和格陵蘭望遠(yuǎn)鏡（GLT）獲得了觀測結(jié)果，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在國際上學(xué)術(shù)期刊《自然》26日報道。
“此前，我們在單獨的圖像中分別看到了黑洞和噴流。這次我們在新的波段拍攝到了黑洞和噴流的全景圖，可以看到噴流是如何從中心超大質(zhì)量黑洞流出的.出現(xiàn)在周圍的環(huán)形結(jié)構(gòu)中。 陸如深說道。
“這次觀測還揭示了M87黑洞的更多細(xì)節(jié)，有助于更全面地了解黑洞周圍的物理過程。” 陸如深說道。
“M87的探索還沒有結(jié)束，我們將拍攝更多更多色彩的高質(zhì)量圖像，為揭示中心超大質(zhì)量黑洞形成、加速、準(zhǔn)直傳播的物理機制之謎做出更多貢獻(xiàn)。” M87 及其噴氣機。” 中國科學(xué)院上海天文臺臺長沈志強說。
M87黑洞陰影、吸積流和噴流一起成像的全景圖。來源：中國科學(xué)院上海天文臺
這次拍攝到的是黑洞的“全景”
據(jù)了解，與“事件視界望遠(yuǎn)鏡”合作組織之前拍攝的照片不同的是，之前的照片都是黑洞的“特寫”，人們看到的是黑洞陰影周圍的明亮環(huán)。中間有黑洞。 這次拍攝的是“全景”。 在這張照片中天體物理研究所，有黑洞、黑洞周圍的吸積流以及從吸積盤附近延伸到遠(yuǎn)處的噴流。 作為事件視界望遠(yuǎn)鏡黑洞照片的延伸，它充分展示了黑洞與其周圍環(huán)境的關(guān)系。
論文第一作者、上海天文臺天文學(xué)家、中德馬克斯·普朗克合作小組組長、論文第一作者盧如申表示，黑洞周圍的物質(zhì)被認(rèn)為是通過一個稱為吸積的過程落入黑洞的，但從未被人們直接想象過。 “我們之前看到的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在 3.5 毫米波長下變得更大更厚。這表明落入黑洞的物質(zhì)正在產(chǎn)生額外的輻射，這在新圖像中可以看到。這使我們能夠更全面地了解周圍的物理過程黑洞。”
觀測結(jié)果是由全球毫米甚長基線干涉陣列（GMVA）聯(lián)合阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）和格陵蘭望遠(yuǎn)鏡（GLT）獲得的。 ALMA和GLT的參與提高了這個洲際望遠(yuǎn)鏡陣列的分辨率和靈敏度。
M87 的無線電輻射是由高能電子和磁場的相互作用產(chǎn)生的，這種現(xiàn)象稱為同步輻射。 在 3.5 毫米波長處，新的觀測結(jié)果揭示了有關(guān)這些電子的位置和能量的更多細(xì)節(jié)。 它們還揭示了黑洞本身的一些本質(zhì)：它并不是很饑餓。 它以非常低的速度消耗物質(zhì)，僅將一小部分轉(zhuǎn)化為輻射。
參與觀測的16個射電望遠(yuǎn)鏡陣列分布圖。來源：中國科學(xué)院上海天文臺
中國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊拍攝
由中國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊首次展示了黑洞和噴流的“全景”照片。
北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所所長何子山教授表示，此次基于2019年人類拍攝的第一張黑洞照片，進(jìn)一步驗證了大質(zhì)量黑洞的存在。 并且通過完整的成像，人們可以進(jìn)一步了解中心超大質(zhì)量黑洞附近的吸積流與噴流之間的聯(lián)系，該黑洞比以前大了近50%，并且有一條長長的“尾巴”。
通過毫米波波段的新觀測，中國科學(xué)院上海天文臺研究員盧如森領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊首次研究了射電星系M87的黑洞（M87*）陰影，以及環(huán)結(jié)構(gòu)和周圍物質(zhì)吸積到中心黑洞中。 強大的相對論性噴流一起成像。 該圖像顯示了中心超大質(zhì)量黑洞附近的吸積流與噴流起源之間的聯(lián)系。
歷時五年，克服重重困難
事實上，這張?zhí)厥獾暮诙葱抡掌臄z于2018年4月14日至15日。這張照片的沖洗花了五年時間，克服了許多困難。
M87星系的中心黑洞可以驅(qū)動巨大能量的噴流，速度接近光速，并延伸到星系之外很遠(yuǎn)的地方。
根據(jù)M87黑洞的質(zhì)量，科學(xué)家可以估計其黑洞事件視界直徑約為400億公里，而冥王星到太陽的距離只有58億公里。
關(guān)于黑洞的形成，目前科學(xué)界認(rèn)為恒星質(zhì)量黑洞是大質(zhì)量恒星在演化后期塌縮形成的。 然而，星系中心的超大質(zhì)量黑洞是如何形成的仍然是個謎。
來源：視覺中國
目前，M87黑洞已經(jīng)演化到穩(wěn)定階段。 科學(xué)家利用事件視界望遠(yuǎn)鏡和其他多波段觀測數(shù)據(jù)獲得的諸多限制來研究黑洞及其周圍環(huán)境的現(xiàn)狀，但仍然無法回答有關(guān)黑洞形成階段的問題。
未來將拍到“彩色黑洞”和“動態(tài)黑洞”
對M87中心黑洞的探索還沒有結(jié)束，進(jìn)一步的觀測和強大的望遠(yuǎn)鏡陣列將繼續(xù)揭開它的神秘面紗。
研究小組透露，下一個目標(biāo)是用事件視界望遠(yuǎn)鏡拍攝“彩色黑洞”。 所謂“顏色”，就是在不同的觀測波長下拍攝黑洞的照片。 由于不同波長的電磁輻射揭示了黑洞附近不同的物理過程，因此相比“單色黑洞”，“彩色黑洞”將帶來更多信息，幫助人們更好地了解黑洞本身及其與周圍環(huán)境的關(guān)系。 關(guān)系。
盧如深說：“我們將拍攝更清晰的3.5毫米照片，結(jié)合未來視界望遠(yuǎn)鏡拍攝的更清晰的1.3毫米照片、下一代視界望遠(yuǎn)鏡拍攝的0.8毫米照片，以及里面很長的空間更遙遠(yuǎn)的未來。通過使用基線干涉測量法在較短波長下拍攝照片，我們可以獲得黑洞的“彩色照片”。”
研究小組成員、韓國天文與空間科學(xué)研究所的樸正浩表示：“未來的毫米波觀測將研究M87中心黑洞的時間演化，并將獲得中心黑洞通過組合不同顏色的“無線電光”圖像來顯示 M87 的區(qū)域。“多色視圖”。
來源：視覺中國
“這次展示的3.5毫米波長圖像代表了最新成果。但為了揭示M87中心超大質(zhì)量黑洞及其相對論性噴流的形成、加速和準(zhǔn)直傳播的物理機制之謎，我們需要拍攝更多彩色圖像。“高質(zhì)量的圖像，包括0.8毫米或更短的亞毫米波長的黑洞照片，以及波長高達(dá)7.0毫米的黑洞和噴流的全景圖像，在未來是非常令人興奮的，”上海天文臺臺長沈志強說。
研究小組的另一個目標(biāo)是拍攝“動態(tài)黑洞”。 黑洞不是靜態(tài)的。 它無時無刻不在與周圍的環(huán)境相互作用，所以當(dāng)你在不同的時間看它時，它看起來會有所不同。 拍攝“動態(tài)黑洞”將解鎖空間維度中的時間維度，讓人們?nèi)嬗^察和了解黑洞。
至于M87的中心黑洞，由于變化緩慢，需要長期監(jiān)測才能拍攝到它的變化。 事件視界望遠(yuǎn)鏡在過去幾年進(jìn)行了多次連續(xù)成像觀測，未來五年還有持續(xù)觀測計劃。 這些觀測結(jié)果將呈現(xiàn)一部關(guān)于 M87 中心黑洞 10 年時間跨度的電影。
盧如深表示：“對于快速變化的銀心黑洞，事件視界望遠(yuǎn)鏡目前的望遠(yuǎn)鏡分布不足以實現(xiàn)‘快照模式’的動態(tài)攝影，‘丟幀’嚴(yán)重。但隨著事件視界望遠(yuǎn)鏡的加入，未來幾年更多的望遠(yuǎn)鏡將能夠達(dá)到所需的時間分辨率并拍攝‘黑洞電影’。”
（海報新聞編輯陳鳳起綜合新華網(wǎng)、中新網(wǎng)、央視、光明網(wǎng)等）
