M87 星系黑洞新圖像揭露偏振光外觀,直擊黑洞邊緣強磁場

作者 | 發布日期 2021 年 03 月 25 日 13:43 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


繼 2019 年釋出首張黑洞「直接成像」影像後,事件世界望遠鏡團隊再次揭開 M87 黑洞的新面貌,展示了它在偏振光下的模樣,驗證黑洞噴流的產生與黑洞周圍強磁場息息相關。

環境中多數光源都屬於非偏振光源,比如太陽光、白熾燈光等,但手機螢幕的光就屬於偏振光,具有不同方向和亮度,而當光線在磁化的高溫區域中發射時也會偏振,比如黑洞周圍。

2019 年,事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)團隊首度直接捕捉到距地球 5,500 萬光年的 M87 星系中心超大質量黑洞影像,該照片顯示出一個明亮光環與中心黑色區域(即黑洞陰影,事件視界又在陰影之中),與愛因斯坦相對論預測的模樣完全相符。

不過在描繪該圖像時,天文學家也注意到 M87 黑洞周圍有大量偏振光。

由於偏振就像磁場留下的指紋,藉由偏振光帶來的資訊,科學家能進一步解析黑洞周圍磁場結構、繪製黑洞周圍磁力線分布,並驗證黑洞噴流的產生與黑洞周圍強力磁場息息有關——畢竟中研院天文所團隊光是為了理解黑洞噴流的形成,就致力於觀測黑洞周圍磁場長達 10 年以上時間。

▲ 實際觀測(左)與理論模擬(右)的黑洞周圍偏振影像比較。

美國普林斯頓理論科學中心 Andrew Chael 博士表示,最新發表的偏振影像對於理解物質如何掉入黑洞、並噴出明亮高能噴流的過程提供了關鍵證據。黑洞周圍磁場產生的機制有 2 種可能性,一種是黑洞附近熱氣體在被黑洞吸進時,也順便將宇宙中無所不在的磁場帶過來;另一種則是發電機理論,也就是太陽或地球等天體磁場的形成機制。

天文學家長期以來一直認為,黑洞附近熱氣體攜帶的磁場對高速相對論噴流的發射起到關鍵作用,而最新極化圖像表明,科學家看到的光環來自非常接近 M87 黑洞的磁場產生,具體而言就是可以幫天文學家繪製黑洞內緣的磁場線,告訴我們噴流如何從黑洞中心向外延伸至少 5,000 光年。

研究成果已於今年 3 月 24 日發表於《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)。

(首圖來源:中研院天文及天文物理研究所提供)

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