銀河系中心黑洞的首張照片面世

5月12日,在包括上海在內的全球各地同時召開的新聞發佈會上,天文學家向人們展示了位於銀河系中心的超大質量黑洞的首張照片。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線索。該照片由事件視界望遠鏡(EHT)合作組織國際研究團隊,通過分佈在全球的射電望遠鏡組網「拍攝」而成。新華社發(事件視界望遠鏡供圖)

  新華社上海5月12日電(記者張建松)銀河系中心黑洞「露出真容」。日期:12日晚9時許,包括中國在內的全球多地天文學家同步公佈了這個超大質量黑洞—人馬座 A* (Sgr A*)的照片。相關研究成果以特刊形式發表在《天體物理學雜誌通訊》上。

  這是人類「看見」的第二個黑洞,也是銀河系中心超大質量黑洞真實存在的首個直接視覺證據。這個超大質量黑洞距離太陽系約2.7萬光年,質量超過太陽質量的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間均相同,都是由「事件視界望遠鏡」(EHT)合作組織,2017年通過分佈在地球上8個射電望遠鏡組成的、一個等效於地球般口徑大小的「虛擬望遠鏡」所拍攝。

  2019年4月10日,「事件視界望遠鏡」(EHT)合作組織發佈了人類歷史上第一張黑洞照片。人類首次「看見」的那個黑洞,位於室女座一個巨橢圓星系M87中心,距離地球5500萬光年,質量是太陽的65億倍。

  比較這兩張黑洞照片,有什麼異同?

  上海天文台副研究員江悟說:「儘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。尤其是當我們聚焦在這些黑洞的邊緣時,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,我們在遠處所看到的不同表象,是由黑洞周圍物質的差異所造成。」

  上海天文台研究員路如森說:「通過分析這兩張黑洞照片,我們驚嘆於環的大小與愛因斯坦廣義相對論預測結果,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。」

  為什麼銀河系中心黑洞距離地球更近,照片卻比遙遠的M87黑洞「沖洗」出來晚了3年?

  上海天文台台長、EHT合作國內協調人沈志強研究員解釋說,這是因為黑洞周圍的氣體,均以幾乎接近光速繞著這兩個黑洞高速旋轉。氣體繞轉M87黑洞一周需要幾天到數周時間,但對於相對小很多的銀河系中心黑洞來說,幾分鐘內氣體即可繞轉一周。這意味著就在EHT觀測之時,銀河系中心黑洞周圍繞轉氣體的亮度和圖案,也在更快速地變化著,因此「沖洗」處理更難。

  EHT研究團隊花了五年時間,用超級計算機合成和分析數據,編纂了前所未有的黑洞模擬資料庫,與觀測結果進行嚴格比對,並提取出不同照片平均後的效果,最終得以將銀河系中心這個超大質量黑洞的「真實容貌」,第一次呈現出來。

  上海天文台天馬望遠鏡是東亞VLBI觀測網的重要台站。在2017年EHT全球聯合多波段觀測期間,天馬望遠鏡先後17次參加對這兩個黑洞的協同觀測,顯著提高了東亞VLBI網的觀測靈敏度,在微弱信號探測方面發揮作用。上海天文台牽頭組織協調國內學者參與此次銀河系中心黑洞EHT項目合作。

  「拍攝一部銀河系中心黑洞的『電 影』,是下一代EHT的追求。我們正在規劃建設中國的亞毫米波VLBI望遠鏡,以期參與到對銀河系中心黑洞的24小時不間斷的接力觀測中。」沈志強說。

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