事件視界望遠鏡拍攝半人馬座 A 黑洞噴流,無關大小皆符合廣義相對論

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 20 日 14:59 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


繼前年拍下 M87 黑洞陰影後,事件世界望遠鏡現在拍下了另一個星系中心的高精度黑洞噴流視圖。雖然這張照片沒有放大到足以看見黑洞陰影,但提供了迄今為止最清晰的黑洞噴流圖像,解析度比以前照片還高 16 倍。

事件世界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)是由全球數個望遠鏡以特長基線干涉技術(VLBI)連接而成的巨大虛擬望遠鏡,大量電波碟型天線同時指向某個天體觀察後將產生龐大數據,由於量大到無法透過網路傳輸(每座望遠鏡搜集約 500TB 數據,整個陣列產生數據約 7PB),因此各觀測台需將數據存在硬碟,然後寄到 MIT 海史塔克天文台或馬克斯普朗克電波天文研究所給超級電腦運算,最後合成單一影像。

由於虛擬望遠鏡一大挑戰是必須協調無數個天文台的觀測時間,因此 EHT 每年只會進行一次連線觀測、一次僅運作幾週,再加上運算大量數據需耗費數個月,這也是為什麼 EHT 團隊通常發表新研究的速度非常慢。

研究貴在精,繼 2019 年首度直接拍下黑洞陰影、2020 年拍下遙遠耀變體的電漿噴流結構後,今年 EHT 團隊拍下了半人馬座 A(NGC 5128)星系中心的超大質量黑洞噴流,厲害的是,這張照片精度比過去照片都還高 10 倍,解析度也提高了 16 倍。

半人馬座 A 距離地球約 1,200 萬光年,是全天第 5 亮星系,也是第一個被確定為銀河系外的無線電波源,由於位於該星系中心的黑洞噴流相當強大,天文學家過去便積極研究過這些噴流穿過母星系時對氣體有何影響、以及如何引發恆星形成。

而現在,高解析度的噴流觀測再次證明愛因斯坦是對的,就算半人馬座 A 中心的黑洞比較小、吸收物質沒那麼多,其行為仍與我們基於廣義相對論所期望看到的結果相符。

整體而言,半人馬座 A 黑洞的性質與幾何形狀都與 M87 黑洞噴流非常相似,也類似其他更小恆星黑洞所噴出的噴流,有了這些噴流的詳細訊息,天文學家就可以判斷黑洞如何吞噬或反芻周圍物質。

新照片還展示了噴流最後終止的位置,這非常重要,因為噴流邊緣可能發生粒子加速現象,而且是超高能宇宙射線的候選來源。了解這些質量不同的黑洞以類似方式進食,可以幫助研究人員在宇宙中尋找其他更難以捉摸的黑洞,尤其是中等質量黑洞。

在那之前,團隊下一個目標是我們銀河系中心的人馬座 A* 超大質量黑洞。新論文發表在《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊。

▲ 半人馬座 A 與 M87 的黑洞噴流比較。(Source:線上論文

(首圖來源:ESO/WFI (Optical); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray), CC BY 4.0, via Wikimedia Commons)

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