天文学家耗时5年“冲洗”出首张银河系中心黑洞照

时间:2023-10-16 22:12:44
天文学家耗时5年“冲洗”出首张银河系中心黑洞照

天文学家耗时5年“冲洗”出首张银河系中心黑洞照

天文学家耗时5年“冲洗”出首张银河系中心黑洞照,这是人类“看见”的第二个黑洞,也是银河系中心超大质量黑洞真实存在的首个直接视觉证据。天文学家耗时5年“冲洗”出首张银河系中心黑洞照。

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5月12日晚,在中国上海等全球各地同时召开的新闻发布会上,天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。这一成果给出了该天体就是黑洞的实证,为理解这种被认为居于大多数星系中心的“巨兽”的行为提供了宝贵线索。该照片由事件视界望远镜(EHT)合作组织这个国际研究团队,通过分布在全球的射电望远镜组网“拍摄”而成。

这是一张期待已久的关于银河系中心的大质量天体的真面目肖像。科学家之前已观测到众多的恒星围绕着银河系中心一个不可见的、致密的和质量极大的天体作轨道运动。这已强烈暗示这个被称作人马座A*(Sagittarius A*:Sgr A*)的天体是一个黑洞,而今天发布的照片则提供了首个直接的视觉证据。

因为黑洞不发光,所以我们看不见黑洞自身,但绕转的发光气体给出了其存在的信号:一个被亮环状结构围绕的暗弱中心区域(称之为阴影)。照片上显现出的(射电)光都是由该黑洞的强大引力弯曲所致,这个黑洞的质量超过了太阳质量的四百万倍。

银河系中心黑洞距离地球有二万七千光年之遥,为了拍这张照片,研究团队创 ……此处隐藏2001个字……网,组成了相当于地球直径的虚拟望远镜,即视界望远镜。由于需要极高的灵敏度,这些望远镜分布在多个高海拔地区,包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠、南极点等。

“当使用EHT观测一个目标源时,每个望远镜都指向该目标,并记录下数据和精确的观测时间。其分辨率可以实现在地球上分辨月球上一枚硬币。”吴庆文说,视界望远镜即实现了“不仅能看得见”,还能“看得清楚”。观测完成后,记录在硬盘上的数据被送往超级计算机进行集中处理。超级计算机利用数据中心的精确时间,再将不同望远镜的数据联系起来。

“尽管Sgr A*离我们更近,这项成果的得来却比M87*艰难得多。有‘不识庐山真面目,只缘身在此山中’的意味。”吴庆文说,我们身处银河系中,且银河系中心黑洞是离我们最近的超大质量黑洞,大家期待看到自己家园的这个超级怪兽。

但由于太阳系处在银道面上,所以我们向银河系中心看的时候会遭遇许多星际介质的散射,这非常类似于雾霾天气或有云的天气看太阳,为了更清晰地看清楚这个黑洞,需要建立更好的散射模型。

此外,黑洞周围的气体均以几乎接近光速绕着黑洞高速旋转。但Sgr A*相对于第一张黑洞照片的M87*要小1500倍,这意味着,气体绕M87*一圈需要几天到数周时间,但绕Sgr A*一圈只用几分钟,气体的亮度和图案快速变化,“有点像给一只正在追逐自己尾巴的小狗拍张清晰照片”,因此数据处理相对M87*来说更复杂。

“其实在2017年拍摄M87*黑洞照片时,就已经观测到了Sgr A*,但因其拍摄难度和数据处理的复杂性,在5年后的今天才发布有关结果。”吴庆文说。

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