20220512人類史上第二張黑洞影像:人馬座 A 星黑洞

2022/05/14 126 0 天文探索 , 黑洞 , 天文觀測站 , 探索任務

天文學家揭開了我們銀河系中心超大質量黑洞的第一張影像。這一成果提供了壓倒性的證據,證明該天體確實是一個黑洞,該影像由一個名為 Event Horizo​​n Telescope (EHT) Collaboration 的全球研究團隊使用來自全球無線電望遠鏡網絡的觀測結果製作而成。

這張影像是人們期待已久對位於我們銀河系中心巨大天體的觀察。科學家們此前曾在銀河系中心看到過恆星圍繞著某種看不見、緊湊、非常大的天體運行。這強烈表明這個被稱為人馬座 A 星(英文 Sagittarius A*,可簡稱 Sgr A*)的天體是一個黑洞,這張最新的影像提供了它的第一個直接視覺證據。該黑洞距離地球大約 27,000 光年,所以在我們看來,它在天空中的大小與月球上的甜甜圈差不多。

透過來自世界各地 80 個研究所的 300 多名研究人員的獨創性,EHT 合作團隊共同完成了這項工作。除了開發複雜的工具來克服成像的挑戰外,該團隊還嚴謹地工作了五年,使用超級計算機來組合和分析他們的數據,同時編譯一個前所未有的黑洞模擬庫以與觀測結果進行比較。

科學家們興奮地獲得了兩個大小非常不同的黑洞的圖像(與先前的 M87* 黑洞),這提供了了解它們及如何比較和對比的機會。他們還開始使用新數據來測試氣體如何在超大質量黑洞周圍表現的理論和模型。這一過程尚未完全了解,但被認為在塑造星系的形成和演化方面發揮著關鍵作用。


▲ 銀河系中心黑洞的第一張影像(Credit: EHT Collaboration):

這是位於銀河系中心的超大質量黑洞人馬座 A 星的第一張影像。這是此黑洞存在的第一個直接視覺證據。它是由事件視界望遠鏡(EHT)捕捉的,該陣列將地球上現有的八個無線電天文台連接在一起,形成一個「地球大小」的虛擬望遠鏡。該望遠鏡以「事件視界」命名,即黑洞的邊界,光線無法逃脫。

雖然我們看不到事件視界本身,因為它不會發光,但圍繞黑洞運行的發光氣體揭示了一個明顯的特徵:一個黑暗的中心區域(稱為「陰影」),其周圍環繞著一個明亮的環狀結構。新影像捕捉到了被黑洞強大重力彎曲的光線,黑洞的質量是太陽的 400 萬倍。 人馬座 A 星黑洞的影像是 EHT 合作組織從 2017 年觀測中提取不同影像的平均值。


▲ 關於銀河系中心黑洞影像的製作:

事件視界望遠鏡(EHT)合作計畫透過結合從 EHT 觀測中提取的影像,建立了我們銀河系中心的超大質量黑洞的單個影像(頂部框架),它的名字是人馬座 A 星。

主影像是透過不同演算法建立的數千張影像平均在一起生成的 —— 所有影像都準確地擬合了 EHT 數據。該平均影像保留了在不同影像中更常見的特徵,並抑制了不常出現的特徵。

影像也可以根據相似的特徵分為四組。四個集群中每一個集群的平均代表性影像顯示在底行中。其中三個星團顯示出環形結構,但在環周圍具有不同分佈的亮度。第四個集群包含的影像也符合數據但不呈環狀。

條形圖顯示了屬於每個集群影像的相對數量。前三個集群中的每一個都有數千張影像,而第四個也是最小的集群只包含數百張影像。條形的高度表示每個集群對頂部平均影像的相對「權重」或貢獻。


▲ 由 Heino Falcke 提供的影片,帶您如史詩般的放大我們銀河系的黑暗核心,揭示其超大質量黑洞的第一張影像!

✎ 參考資料 · References

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