自2019年4月全球科学家发布首张黑洞照片以来,四年多过去了,天文学家又有了重大发现。

中科院上海天文台研究员卢如申领导的国际研究团队利用毫米波波段的新观测,首次研究了著名的M87黑洞阴影及其环状结构和强大的周围物质吸积到中心黑洞的相对论。 性喷射器是一起拍摄的。 这些图像首次显示了中心超大质量黑洞附近的吸积流与喷流起源之间的联系。 相关成果于26日晚11点左右发表在本期国际顶级学术期刊《自然》上。

在这次拍摄中,16个射电望远镜连接起来,组成了一个直径相当于地球直径的望远镜。 这个由中国学者牵头的国际合作项目有来自17个国家和地区的121名成员、64家研究机构。

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图 1:在 3.5 毫米波长下观察到的 M87 图像,其致密核心首次被解析,并在高分辨率下呈现为环状结构(插图)。 [图片来源:R.-S。 Lu (SHAO)、E. Ros (MPIfR) 和 S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)]

这张照片有何不同?

与之前的照片相比,这次观测首次在同一张照片中呈现了M87黑洞及其周围吸积流和喷流的阴影。

上海天文台天文学家、中德马克斯·普朗克合作小组成员表示:“以前我们在不同的图像中分别看到了黑洞和喷流,但现在我们在新的波段捕捉到了黑洞和喷流的全景。”卢如申、常教授和该论文的第一作者说。 他向第一财经解释说,黑洞周围的物质被认为是通过一种称为吸积的过程落入黑洞的,但没有人直接对其进行成像。 “我们之前看到的环状结构在 3.5 毫米波长下变得更大更厚。这表明落入黑洞的物质正在产生额外的辐射,这在新图像中可以看到。这使我们能够更全面地了解周围的物理过程黑洞。”

科学家观察到,3.5毫米处的M87黑洞图像也呈现出“甜甜圈”形状,比之前EHT观测到的1.3毫米处的“甜甜圈”大了近50%。 而且你可以看到“尾巴”延伸到远离“甜甜圈”的地方,这就是黑洞的喷流。

日本国家天文台的羽田和宏表示:“我们在数据中还发现了一些令人惊讶的事情:在靠近黑洞的内部区域,辐射的宽度比我们预期的更宽。这可能意味着存在超过只是黑洞周围的气体。落入其中,还可能有一股“风”吹出,在黑洞周围引起湍流和混乱。”

上海天文台台长沈志强研究员告诉第一财经记者,此次展示的3.5毫米波长图像可以说代表了最新成果。 “但为了揭示M87中心超大质量黑洞及其相对论性喷流的形成、加速和准直传播的物理机制之谜,我们需要拍摄更多颜色的高质量图像,包括0.8 毫米或更短的亚毫米波长。波长高达 7.0 毫米的黑洞照片,以及波长高达 7.0 毫米的黑洞和喷流的全景图像。

花了5年时间“洗”照片

该全景图是由全球毫米甚长基线干涉测量阵列(GMVA)与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)和格陵兰望远镜(GLT)结合获得的。 这两个观测站的加入提高了这个洲际望远镜阵列的分辨率和灵敏度。

“通过将 ALMA 和 GLT 添加到 GMVA 观测中,极大地提高了成像能力,我们获得了新的视角。我们确实看到了我们从早期 VLBI 观测中了解到的三齿喷流,”德国波恩的研究人员说。 马克斯·普朗克射电天文学研究所 (MPIfR) 的托马斯·克里奇鲍姆 (Thomas Krichbaum) 说道。

卢如深表示,此次发布的黑洞新照片实际上是在2018年4月14日至15日期间拍摄的。

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摄影:卢如深 金叶/

谈及为何五年后才发布,卢如深向第一财经解释,经过对数据的初步处理,他们注意到数据中前所未有的新特征,这极大地激励了团队成员。 经过复杂的数据处理和测绘过程,以及对结果的反复验证和确认,这张新图像终于在五年后呈现出来。

“比如我们去年参与的世界上第一张银河系中心黑洞照片,实际上是在2017年拍摄的,前后花了5年时间。VLBI(传统甚长基线干涉测量)其实是比较复杂的而且需要时间,所以拍照的时间可能只有10个小时甚至5个小时,但是“冲洗照片”的过程,包括后面的理论讲解,可能要花更多的时间,这就是我们花了好几年的时间的原因才能得到这样的照片。”

据报道,M87黑洞研究的下一步是用EHT拍摄“彩色黑洞”。 所谓“颜色”,就是在不同的观测波长下拍摄黑洞的照片。 “我们将拍摄更清晰的3.5毫米照片,结合未来EHT拍摄的更清晰1.3毫米照片、未来下一代EHT拍摄的0.8毫米照片以及VLBI在更遥远的未来空间拍摄的更短波长照片,我们有可能得到黑洞的‘彩色图片’。”

作者 admin