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首获观测!曾捕捉黑洞影像的望远镜“对准”黑洞等离子体喷流

前瞻网    2021-07-20 17:19

 

2019年,人类获得了历史上的第一张黑洞照片。这张照片是“事件视界望远镜”(Event Horizon Telescope,EHT)计划的第一项重大成果。事件视界望远镜是一个以观测星系中心超大质量黑洞为主要目标的计划。该计划以甚长基线干涉技术(VLBI)结合世界各地的射电望远镜,借助分布在世界多地的8个射电望远镜联合观测同一目标源并记录下数据,形成口径等效于地球直径的虚拟望远镜,将望远镜的角分辨率提升至足以观测事件视界尺度结构的程度。

日前,《自然·天文学》发表的一项研究对一个超大质量黑洞发射的等离子体喷流进行高分辨率射电观测,发现与基于广义相对论的预测一致,观测尺度小于一光日。这些发现表明黑洞在很大的质量范围内行为相似。

首获观测!曾捕捉黑洞影像的望远镜“对准”黑洞等离子体喷流

图片:比较半人马座A和M87的喷流结构。来源:Janssen et al.

2019年,事件视界望远镜拍摄了巨大椭圆星系M87的首张黑洞阴影照片(橙色“甜甜圈”),与爱因斯坦的广义相对论预测高度一致。但人们尚不清楚,在质量较小的黑洞附近的物质,或积聚物质较弱的黑洞,行为是否会与M87中不同。

德国马克斯·普朗克射电天文研究所的Michael Janssen 和同事将射电望远镜转向半人马座A(Centaurus A)——距离地球最近的活动星系,拥有强烈的喷流。这个星系质量比M87小,其超大质量黑洞积聚的物质只有M87的一小部分。因此半人马座A可填补M87巨大黑洞与银河系黑洞之间的空缺。

与以前的观测结果相比,研究人员对半人马座A的喷流的成像频率提高了10倍,分辨率提高了16倍,从而探测了亚光日结构。团队揭示了一个高度准直的、不对称的边缘发亮的射流,以及较暗的反射流。

研究人员观测到距离黑洞0.6光日,喷流显示为边缘明亮的空心双锥体。他们观察到喷流的整体结构与性质和M87的高度相似,恒星质量黑洞发射的喷流也一样。

此外,团队确定了半人马座A的SMBH相对于其1.3毫米波长的喷射核心的位置,并得出结论,该源的事件视界阴影4应该在太赫兹频率下可见。这个位置进一步支持了黑洞在很大质量范围内的普遍尺度不变性。

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