公布銀河系中心黑洞首張影像!人類首「看見」超大質量黑洞人馬座 A*

作者 | 發布日期 2022 年 05 月 12 日 21:42 | 分類 天文 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


宇宙觀測史再翻新一頁!繼 3 年前事件視界望遠鏡首次 M87 星系的超大質量黑洞「直接成像」後,今日 EHT 團隊再度釋出超銳利影像,帶來銀河系中心超大質量黑洞「人馬座 A*」第一張直接成像照片。

全球科學家都知道,位於銀河系中心的恆星都圍繞著某個看不見、緊湊、非常大的物體運行,也就是超大質量黑洞「人馬座 A*」(Sagittarius A*,Sgr A*)。

過去有 3 種方式研究黑洞,第一種是靠觀察繞行銀河系中心超大質量黑洞的天體軌道運動,如 S2 星;第二種是靠「聆聽」重力波,至今已聽到數十個雙黑洞碰撞釋出的重力波事件;第三種便是「看見」黑洞:2019 年,事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)國際計畫首度拍下 M87 星系黑洞暗影,樹立人類創舉。

今年 5 月 12 日,事件視界望遠鏡團隊釋出第一張銀河系中心黑洞的「暗影」圖像,這張照片是人馬座 A* 第一個直接觀測證據,也是全部科學家期待目睹已久的銀心質量巨獸。

▲ M87 星系中心黑洞(左)與銀河系中心黑洞(右)直接成像比較圖。

事件視界望遠鏡並非「單一座」地面望遠鏡,而是利用超長基線干涉技術(VLBI)串聯全球 8 座電波望遠鏡,形成大小與地球相當的虛擬洲際望遠鏡,解析度高到可從台北看到日本東京一粒沙子。

中研院天文所夏威夷運轉處資深科學家、EHT 計畫科學家 Geoffrey Bower 表示,「這次公布的影像捕捉到被強大黑洞重力彎曲的光線,亮環大小也吻合愛因斯坦廣義相對論」。

▲ 阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)仰望銀河與人馬座 A*中心黑洞相對位置。

EHT 團隊早在 2017 年就同時觀測 M87 星系與銀河系的超大質量黑洞,兩者附近氣體皆近乎光速移動,但因 M87 星系黑洞質量非常大(約太陽 65 億倍),氣體周圍繞一圈需數天甚至數週,相較之下人馬座 A* 質量僅太陽 400 萬倍,氣體繞一圈只短短數分鐘,影像變化速度過快,就像在拍追著自己尾巴跑的小狗難對焦、取得清晰照片,重建人馬座 A* 影像難度比 M87 高,這也就是為什麼 2019 年團隊會先釋出 M87 黑洞的照片。

▲ 影片帶你穿越眾多恆星,一步步走向銀河系中心。

研究團隊需開發更複雜的校正技術及成像方法才能「歸結」,來自世界各地 80 個研究所 300 多名研究人員經過多次模擬、調校,費時 5 年終於成像完畢,揭開人馬座 A* 黑洞真面目。

▲ M87 星系中心黑洞(左)與銀河系中心黑洞(右)尺寸比較。

科學家特別興奮終於獲得 2 張大小差異極大的黑洞暗影圖像,以後比較兩者的機會多得是,也有助於更進一步測試重力在這些極端環境的行為表現。

(首圖來源:歐洲南方天文台

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