銀河系中心全新視覺 超大質量黑洞照片曝光

銀河系中心超大質量黑洞人馬座A*的首張照片。 銀河系中心超大質量黑洞人馬座A*的首張照片。

(星島日報報道)繼二○一九年首張黑洞照片後,事件視界望遠鏡計畫(EHT)昨日晚間再發布新成果,展示位於銀河系中心超大質量黑洞的首張照片。這個黑洞的質量超過了太陽質量的四百萬倍。這一成果給出了該天體就是黑洞的實證,為理解這種被認為居於大多數星系中心的「巨獸」的行為,提供了寶貴的綫索。該照片由國際研究團隊,通過分布在全球的射電望遠鏡組網「拍攝」而成,這是一張期待已久的銀河系中心大質量天體的真面目肖像。

科學家之前已觀測到眾多的恒星圍繞着銀河系中心一個不可見的、緻密的和質量極大的天體作軌道運動,強烈暗示這個被稱作人馬座A*(Sagittarius A*:Sgr A*)的天體是一個黑洞,而昨日發布的照片則提供了首個直接的視覺證據。因為黑洞不發光,所以人類看不見黑洞自身,但繞轉的發光氣體給出了其存在的信號:一個被亮環狀結構圍繞的暗弱中心區域(稱之為陰影)。照片上顯現出的(射電)光都是由該黑洞的強大引力彎曲所致,這個黑洞的質量超過了太陽質量的四百萬倍。

質量超過太陽400萬倍

「我們驚歎於環的大小,與愛因斯坦廣義相對論預測結果出奇一致。」來自天文與天體物理研究所的EHT項目科學家Geoffrey Bower說:「這些前所未有的觀測極大地提升了我們對銀河系中心所發生一切的認識,並為了解超大質量黑洞如何與周圍環境相互作用提供了全新視角」。

因為銀河系中心黑洞距離地球有二萬七千光年之遙,所以它的大小看上去,與從地球上看三十八萬千米遠月亮上的甜甜圈大小差不多。為了給它拍這張照片,研究團隊創建了觀測利器EHT,由分布在全球六地的八個射電望遠鏡組成一個猶如地球那麼大的虛擬望遠鏡。EHT對Sgr A*開展了多個晚上的觀測,每次連續採集了好幾個小時的數據,就如同相機的長時間曝光。

這是EHT合作組織繼二○一九年發布人類第一張黑洞照片,捕獲了位於更遙遠星系M87中央黑洞(M87*)之後的又一重大突破。

創建EHT 組虛擬望遠鏡

儘管銀河系中心的黑洞比M87*小了一千五百多倍,也輕了一千五百多倍,但兩個黑洞看起來格外相似。「它們來自兩種不同類型的星系,且具有極不相同的黑洞質量,但當我們聚焦在這些黑洞的邊緣時,它們看起來神奇地相似。」儘管Sgr A*離人類更近,這項成果的得來卻比M87*艱難得多。亞利桑那大學天文系和數據科學所的科學家陳志均解釋道:「黑洞周圍的氣體均以幾乎接近光速繞着Sgr A*和M87*高速旋轉。氣體繞轉M87*一周需要幾天到數周時間,但對於相對小很多的Sgr A*來說,幾分鐘內氣體即可繞轉一周。這意味着就在EHT觀測Sgr A*之時,該超大質量黑洞周圍繞轉氣體的亮度和圖案,也在時刻快速變化着。有點像給一隻正在追逐自己尾巴的小狗拍張清晰照片。」EHT合作組織集結了來自全球八十個研究機構(包括上海天文台、台灣中央研究院)共三百多名研究人員。

 

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