 M87黑洞在3.5毫米波长所观测到的图像（图源：SHAO,MPIfR,NRAO/AUI/NSF）。 中科院上海天文台 供图 中新网北京4月26日电 (记者 孙自法 郑莹莹)4年多前，变乱视界望远镜(EHT)在环球多地同步发布全天下300多位科学家互助完成的一项庞大天文学结果——人类首张黑洞照片，其“甜甜圈”状的萌图引发环球公众广泛追捧和学界连续关注。 这一人类初次“眼见为实”的超大黑洞直接视觉证据，展现了室女座星系团中超大质量星系梅西耶(Messier)87(M87)中央的黑洞，它间隔地球5500万光年，质量为太阳的65亿倍。现在，4年已往了，M87黑洞有变革吗？科学研究有何希望？有没有拍到新的照片？  本次M87黑洞团结观测成像过程表示图。 中科院上海天文台 供图 黑洞阴影和强盛喷流初次同框成像 来自中国科学院(中科院)的最新消息说，中科院上海天文台研究员、中德马普同伴小组组长路如森向导的一个国际研究团队使用在3.5毫米波段开展的最新观测，初次对闻名射电星系M87的黑洞阴影以及其四周落入中心黑洞的物质的环状布局和强盛的相对论性喷流一起举行成像。该同框图像为初次在3.5毫米波长实现成像，也初次表明白中心超大质量黑洞附近的吸积流与喷流劈头之间的接洽。 此次M87图像观测效果是由环球毫米波甚长基线干涉丈量阵列(GMVA)团结阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)和格陵兰望远镜(GLT)得到，后两个观测台站的参加大大加强了GMVA的成像本领。 北京时间4月26日夜间，来自17个国家和地域共64家研究单元121位科研职员共同“拍摄”完成的M87黑洞阴影和强盛喷流初次同框影像及相干结果论文，在国际顶级学术期刊《天然》(Nature)上线发表。  M87黑洞艺术想象图。 中科院上海天文台 供图 新波段拍摄到黑洞及喷流“全景图” 论文第一作者路如森研究员先容说，黑洞四周的物质被以为是在一个被称为吸积的过程中落入黑洞的，但是此前从来没有人直接对它举行过成像。“从前我们曾在单独的图像中分别看到过黑洞和喷流，但如今我们在一个新的波段拍摄了黑洞和喷流的‘全景图’”，“我们之前看到的环状布局在3.5毫米波长变得更大、更厚，这表明在新的图像中可以看到落入黑洞的物质产生了额外的辐射，从而使得我们可以或许更全面地相识黑洞四周的物理过程”。 他指出，ALMA、GLT与GMVA组玉成新观测阵容，进步环球望远镜阵列的分辨率和敏捷度，使得天文学家初次在3.5毫米波长对M87黑洞四周的环状布局举行了成像。新阵列测得的环状布局的直径为64微角秒，相称于月球上的宇航员回望地球时看到的一个13厘米的环形补光灯的巨细。这个直径比变乱视界望远镜此前在1.3毫米波段观测中所看到的环状布局要大50%，符合对该地区相对论等离子体辐射的预期。 这次发表的M87黑洞新照片是在2018年4月14日至15日拍摄，颠末复杂的数据处置惩罚和成图过程，以及反复验证和确认效果，终极在5年后“冲洗”完成并出现出这张史无前例的新图像。它与4年前发布的人类首张黑洞照片相比有两个差别点：一是本次观测波长是3.5毫米，而EHT的观测波长是1.3毫米；二是本次观测团结了16台望远镜，而EHT的观测团结了8台望远镜。 “EHT拍摄的照片是黑洞的‘特写’，看到亮环围绕着中心的阴影。此次我们拍摄到黑洞的‘全景’，在这张照片中有黑洞、黑洞四周的吸积流、以及从盘附近延伸向远处的喷流。这张照片作为EHT照片的拓展，充实显现了黑洞和它四周情况的关系。”路如森普通表明说。 最新观测效果展现黑洞自己不是“很饿” “通过在GMVA观测中参加ALMA和GLT，大大进步了成像本领，我们得到了一个新的视角，确实看到了我们在早期VLBI(甚长基线干涉丈量)观测中相识到的三齿状的喷流。”论文共同作者、德国马普射电天文研究所托马斯·克里奇鲍姆(Thomas Krichbaum)以为，“但是，如今我们可以看到喷流是怎样从中心超大质量黑洞四周的环状布局中出现的，而且也可以在另一个波段丈量黑洞四周环状布局的直径”。 中科院上海天文台团队指出，来自M87黑洞的射电辐射是由高能电子和磁场的相互作用产生，这种辐射被称为同步加快辐射，在3.5毫米波长，新的观测效果展现出有关这些电子的位置和能量的更多细节，还包罗一些关于黑洞自己的性子：它不是“很饿”，其斲丧物质的速率很低，只将此中一小部门转化为辐射。 论文共同作者、中国台湾地域“中心研究院”天文和天体物理研究所的浅田圭一(Keiichi Asada)表明说：“为相识M87黑洞这个更大、更厚的环的物理泉源，我们不得不利用盘算机模仿来测试差别的环境，终极得出结论表现，亮环的较大范围与吸积流有关”。论文共同作者、日本国立天文台秦和弘(Kazuhiro Hada)增补称，“我们还在数据中发现一些令人惊奇的事变：在靠近黑洞的内部地区，辐射的宽度比我们预期的要宽。这大概意味着黑洞四周不但仅有气体落入，也大概有一股‘风’吹出来，造成黑洞四周的湍流和杂乱”。  本次M87黑洞团结观测的16台望远镜台站分布图。 中科院上海天文台 供图 将来将拍摄“彩色黑洞”“动态黑洞” 中科院上海天文台研究团队表现，固然已完成黑洞“特写”和“全景”照片的拍摄，但天文学家对M87黑洞的探索并没有竣事，后续进一步的观测和将来更强盛的望远镜阵列将继承揭开它的秘密面纱。 路如森透露，研究团队下一步的目的，一是与EHT一起拍摄“彩色黑洞”。所谓“彩色”就是在差别的观测波长上给黑洞照相，他们将拍摄更清楚的3.5毫米照片，联合将来EHT拍摄的更清楚的1.3毫米照片、将来下一代EHT拍摄的0.8毫米照片，以及在更迢遥的将来空间VLBI拍摄的更短波长的照片，就可以得到黑洞的“彩色照片”。由于差别波长的电磁辐射展现了黑洞附近差别的物理过程，相比于“单色黑洞”，“彩色黑洞”将带给天文学家更多信息，资助更好地明白黑洞自己，以及它和四周情况的关系。 二是拍摄“动态黑洞”。黑洞并不是静止的，它时时刻刻都在和四周情况相互作用，因此差别时候看它，它是不一样的。拍摄“动态黑洞”将在空间维度上再解锁时间维度，让天文学家可以或许全方位的观测和明白黑洞。对于M87黑洞，由于它变革迟钝，必要长时间的监测来拍摄它的变革，EHT在已往几年举行了多次的一连成像观测，将来5年也有连续的观测筹划，这些观测数据将出现M87黑洞在10年时间跨度上的影戏。针对快速变革的银心黑洞，现在EHT的望远镜分布不敷以实现“快拍模式”的动态拍照，“丢帧”严峻，但随着将来几年更多望远镜的参加，将能到达所需时间分辨率，拍到“黑洞影戏”。 论文共同作者、韩国天文和空间科学研究所琼戈·帕克(Jongho Park)以为，将来毫米波观测将研究M87黑洞的时间演变而且将通过联合差别颜色的“射电光”的图像，来得到M87中央黑洞地区的多色视图。 “此次显现的3.5毫米波长图像可以说是代表了当前的最新成绩，但为了展现M87中心超大质量黑洞及其相对论性喷流的形成、加快、准直流传的物理机制之谜，我们必要拍摄更多色的高质量图像，包罗在0.8毫米或更短的亚毫米波波长的黑洞照片，以及在长至7.0毫米波长的黑洞和喷流的全景图像，将来非常令人等待。”论文共同作者、中科院上海天文台台长沈志强研究员总结夸大。(完) |
