作者:邁克·沃爾

翻譯:王戎

校對(duì):楊伯順王張靖琪嚴(yán)斌張雨辰

審核單位:牧夫天文校對(duì)組

美國(guó)編輯:徐坤

后臺(tái):庫(kù)特利亞弗卡李徐子淇坤

事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)借助分布在世界許多地方的八個(gè)地面射電望遠(yuǎn)鏡，獲得了一個(gè)相當(dāng)于地球直徑的直徑，然后捕捉到了這個(gè)在M87星系中心的特大質(zhì)量黑洞及其陰影的劃時(shí)代圖像。

信用:EHT合作

第一張黑洞照片告訴我們更多秘密

2019年4月，EHT項(xiàng)目的科學(xué)家發(fā)布了這張史詩(shī)般的照片。照片主角是潛伏在M87中心的超大質(zhì)量黑洞，距離我們約5300萬(wàn)光年。

照片中可以隱約看到M87中心超大質(zhì)量黑洞的輪廓。這個(gè)巨大黑洞的質(zhì)量大約是太陽(yáng)的65億倍。從外部意圖是不可能看到黑洞內(nèi)部的。黑洞的貪婪足以吞噬一切，連光都逃不掉。光無(wú)法逃逸的臨界范圍是黑洞的事件視界。

陰影周圍的光圈來(lái)自高速過(guò)熱氣體的輻射。他們?cè)贛87中心的超大質(zhì)量黑洞周圍盤旋，逃脫不了被吞噬的命運(yùn)。圖片中，下半圈的月牙圈比較亮。

圖片中的M87中央黑洞是EHT在2017年4月拍攝的快照。在最新的研究中，EHT團(tuán)隊(duì)回顧了過(guò)去十年的數(shù)據(jù)，并研究了M87中心超大質(zhì)量黑洞的行為。

EHT結(jié)合來(lái)自世界各地的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建了一個(gè)虛擬望遠(yuǎn)鏡，其觀測(cè)孔徑相當(dāng)于地球的直徑。2017年，項(xiàng)目成熟，當(dāng)年4月，分布在全球6個(gè)地方的8臺(tái)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到了M87中心的超大質(zhì)量黑洞。然而，在此之前，EHT團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始研究這個(gè)超大質(zhì)量黑洞，望遠(yuǎn)鏡仍在努力實(shí)現(xiàn)“全火力”。

新瓶裝舊酒。本研究回顧了2009年至2012年和2013年的觀察數(shù)據(jù)。早期信息太少，無(wú)法獲取圖像。然而，在最近的研究中，科學(xué)家們已經(jīng)能夠使用統(tǒng)計(jì)模型來(lái)總結(jié)M87中心超大質(zhì)量黑洞的主要特征和周圍條件。

比如研究小組發(fā)現(xiàn)，M87中心超大質(zhì)量黑洞的剪影大小在過(guò)去十年中一直保持穩(wěn)定，這與愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論中對(duì)大質(zhì)量黑洞的判斷是一致的。

合作者石田和彥·秋山是在麻省理工學(xué)院赫斯塔克天文臺(tái)工作的科學(xué)家，他評(píng)論道:“在這項(xiàng)研究中，我們展示了這種不對(duì)稱環(huán)的常見(jiàn)形式，它可能已經(jīng)持續(xù)了幾年。這是理論假設(shè)的重要證明，因?yàn)槎啻斡^測(cè)期間的穩(wěn)定性，讓我們對(duì)M87中心超大質(zhì)量黑洞及其陰影來(lái)源的研究更有信心?！?/p>

但并不是一切都沒(méi)有改變。事實(shí)上，發(fā)表在《天體物理新聞》上的最新分析文章告訴我們，M87中心超大質(zhì)量黑洞的光環(huán)隨著時(shí)間的推移有明顯的晃動(dòng)。這個(gè)結(jié)果讓EHT隊(duì)大吃一驚。

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去年，發(fā)表了歷史上第一張黑洞照片。根據(jù)《天體物理學(xué)雜志》的新研究，專家們構(gòu)建了一個(gè)新的數(shù)學(xué)模型，利用之前幾次收集的低分辨率數(shù)據(jù)，重構(gòu)了M87* 2009-2017年的演化過(guò)程，并構(gòu)建了這個(gè)展示M87 *黑洞動(dòng)態(tài)過(guò)程的短片。

“事實(shí)上，我們看到了那里發(fā)生了許多變化，但不是所有關(guān)于黑洞吸積的理論模型都能解釋這么多的’搖擺’。這意味著我們可以開(kāi)始排除一些基于動(dòng)態(tài)觀測(cè)源建立的模型了。” 第一作者M(jìn)aciek Wielgus這樣解釋了觀測(cè)結(jié)果，他也是哈佛-史密松天體物理中心的天文學(xué)家。

上圖是成像/幾何模擬得到的M87中心超大質(zhì)量黑洞的圖像。觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)自2009年至2017年的EHT聯(lián)合射電望遠(yuǎn)鏡。從圖中可以看出，所有環(huán)的直徑都是相似的，但亮面的位置是變化的。

榮譽(yù):魏爾斯、佩斯和EHT合作

研究成員評(píng)論說(shuō)，這些最新的研究成果為天文學(xué)家觀察黑洞的動(dòng)態(tài)變化提供了前所未有的視角，使科學(xué)家能夠以前所未有的方式檢驗(yàn)廣義相對(duì)論。

謝潑德·多勒曼是EHT項(xiàng)目的發(fā)起人，他也在哈佛大學(xué)和哈佛-史密森尼天體物理中心工作。他在聲明中介紹說(shuō):“這些早期的EHT實(shí)驗(yàn)為我們提供了長(zhǎng)期觀察的寶貴信息，即使是今天具有出色成像能力的EHT也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后了?！?/p>

多勒曼解釋說(shuō):“2009年，當(dāng)我們第一次在M87的中心測(cè)量超大質(zhì)量黑洞的尺寸時(shí)，我們沒(méi)能看到黑洞動(dòng)力學(xué)的一瞥。要想看十年黑洞的演化，只能靠收集十年的數(shù)據(jù)。沒(méi)有別的辦法?！?/p>

目前，EHT計(jì)劃繼續(xù)研究M87中心的超大質(zhì)量黑洞和銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，即人馬座A*。射手座A*的質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量的430萬(wàn)倍。該項(xiàng)目只能在多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)天氣允許的情況下進(jìn)行觀測(cè)，這意味著只能在3月和4月的短窗口期內(nèi)收集數(shù)據(jù)。

受新冠肺炎疫情影響，部分參與EHT觀測(cè)的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)關(guān)閉，因此EHT 2020年的觀測(cè)計(jì)劃被取消。然而，EHT團(tuán)隊(duì)將在2021年強(qiáng)勢(shì)回歸，并被強(qiáng)化為由11個(gè)望遠(yuǎn)鏡組成的陣列。

更多信息需要分析，包括2018年觀察期收集的數(shù)據(jù)。然而，這些數(shù)據(jù)的集成、合并和分析仍然需要很長(zhǎng)時(shí)間。

杰弗里·鮑爾是EHT項(xiàng)目科學(xué)家，也是夏威夷州夏威夷州夏威夷州大學(xué)天文和天體物理學(xué)系的研究學(xué)者。他在這篇筆記中還評(píng)論道:“這絕對(duì)是一個(gè)研究黑洞的激動(dòng)人心的時(shí)刻！”

參考文獻(xiàn):

https://www . space . com/M87-黑洞-擺動(dòng)-事件-地平線-望遠(yuǎn)鏡

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天空中有一個(gè)黑洞~湖里還有一個(gè)

.....那是日全食和反射

圖片版權(quán)所有:蒂埃里·勒古爾

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