銀河系中心黑洞的首張照片面世
編輯: 王瑞穎 | 時(shí)間: 2022-05-13 11:17:39 | 來源: 新華社 |
銀河系中心黑洞“露出真容”。北京時(shí)間12日晚9時(shí)許,包括中國在內(nèi)的全球多地天文學(xué)家同步公布了這個(gè)超大質(zhì)量黑洞—人馬座 A* (Sgr A*)的照片。相關(guān)研究成果以特刊形式發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志通訊》上。
銀河系中心黑洞的首張照片。(EHT合作組織提供)
這是人類“看見”的第二個(gè)黑洞,也是銀河系中心超大質(zhì)量黑洞真實(shí)存在的首個(gè)直接視覺證據(jù)。這個(gè)超大質(zhì)量黑洞距離太陽系約2.7萬光年,質(zhì)量超過太陽質(zhì)量的400萬倍。
這張銀河系中心黑洞的照片,與人類看到的第一張黑洞照片拍攝者和拍攝時(shí)間均相同,都是由“事件視界望遠(yuǎn)鏡”(EHT)合作組織,2017年通過分布在地球上8個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡組成的、一個(gè)等效于地球般口徑大小的“虛擬望遠(yuǎn)鏡”所拍攝。
2019年4月10日,“事件視界望遠(yuǎn)鏡”(EHT)合作組織發(fā)布了人類歷史上第一張黑洞照片。人類首次“看見”的那個(gè)黑洞,位于室女座一個(gè)巨橢圓星系M87中心,距離地球5500萬光年,質(zhì)量是太陽的65億倍。
人類拍攝的首張黑洞照片。(EHT合作組織提供)
比較這兩張黑洞照片,有什么異同?
上海天文臺副研究員江悟說:“盡管銀河系中心黑洞比M87黑洞小了1500多倍,也輕了1500多倍,但這兩種不同類型星系的黑洞看起來很相似。尤其是當(dāng)我們聚焦在這些黑洞的邊緣時(shí),看起來更是神奇地相似。這告訴我們,靠近黑洞的物體完全受廣義相對論支配,我們在遠(yuǎn)處所看到的不同表象,是由黑洞周圍物質(zhì)的差異所造成。”
上海天文臺研究員路如森說:“通過分析這兩張黑洞照片,我們驚嘆于環(huán)的大小與愛因斯坦廣義相對論預(yù)測結(jié)果,出奇地一致。這些前所未有的觀測,極大地提升了我們對銀河系中心的認(rèn)識,并為了解超大質(zhì)量黑洞如何與周圍環(huán)境相互作用,提供了全新視角。”
銀河系中心黑洞的首張照片是這樣做成的。(EHT合作組織提供)
為什么銀河系中心黑洞距離地球更近,照片卻比遙遠(yuǎn)的M87黑洞“沖洗”出來晚了3年?
上海天文臺臺長、EHT合作國內(nèi)協(xié)調(diào)人沈志強(qiáng)研究員解釋說,這是因?yàn)楹诙粗車臍怏w,均以幾乎接近光速繞著這兩個(gè)黑洞高速旋轉(zhuǎn)。氣體繞轉(zhuǎn)M87黑洞一周需要幾天到數(shù)周時(shí)間,但對于相對小很多的銀河系中心黑洞來說,幾分鐘內(nèi)氣體即可繞轉(zhuǎn)一周。這意味著就在EHT觀測之時(shí),銀河系中心黑洞周圍繞轉(zhuǎn)氣體的亮度和圖案,也在更快速地變化著,因此“沖洗”處理更難。
EHT研究團(tuán)隊(duì)花了五年時(shí)間,用超級計(jì)算機(jī)合成和分析數(shù)據(jù),編纂了前所未有的黑洞模擬數(shù)據(jù)庫,與觀測結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)格比對,并提取出不同照片平均后的效果,最終得以將銀河系中心這個(gè)超大質(zhì)量黑洞的“真實(shí)容貌”,第一次呈現(xiàn)出來。
上海天文臺天馬望遠(yuǎn)鏡。新華社記者 張建松 攝
上海天文臺天馬望遠(yuǎn)鏡是東亞VLBI觀測網(wǎng)的重要臺站。在2017年EHT全球聯(lián)合多波段觀測期間,天馬望遠(yuǎn)鏡先后17次參加對這兩個(gè)黑洞的協(xié)同觀測,顯著提高了東亞VLBI網(wǎng)的觀測靈敏度,在微弱信號探測方面發(fā)揮作用。上海天文臺牽頭組織協(xié)調(diào)國內(nèi)學(xué)者參與此次銀河系中心黑洞EHT項(xiàng)目合作。
“拍攝一部銀河系中心黑洞的‘電影’,是下一代EHT的追求。我們正在規(guī)劃建設(shè)中國的亞毫米波VLBI望遠(yuǎn)鏡,以期參與到對銀河系中心黑洞的24小時(shí)不間斷的接力觀測中。”沈志強(qiáng)說。新華社上海5月12日電(記者張建松)
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