银河系中心黑洞的第一张图像

2022年5月12日

第一张银河系中心超大质量黑洞的照片是由一个包括云顶国际官网研究员Ziri Younsi博士在内的全球团队拍摄的.

这一结果提供了压倒性的证据，证明该物体确实是一个黑洞，并提供了有关这些巨人如何运作的宝贵线索, 哪些被认为位于大多数星系的中心.

图像, 由事件视界望远镜(EHT)合作项目制作, 利用世界范围内的射电望远镜网络进行观测, 这是人们期待已久的对这个位于银河系正中心的巨大天体的观察.

科学家们之前看到过恒星围绕着某种看不见的东西旋转, 紧凑的, 在银河系的中心非常巨大. 这强烈地暗示了这个天体——人马座A* (Sgr A*), 发音为“sad -ay-star”)-是一个黑洞, 今天的图像提供了第一个直接的视觉证据.

虽然我们看不到黑洞本身, 因为它是完全黑暗的, 它周围的发光气体揭示了一个明显的特征:一个黑暗的中心区域(称为“阴影”)被一个明亮的环状结构所包围. 新的视角捕捉到了被黑洞强大引力弯曲的光线, 其质量是太阳的400万倍.

Ziri Younsi博士(云顶国际官网穆拉德空间科学实验室), EHT合作的成员和描述新发现的研究论文的合著者, 他说:“我们的研究结果是迄今为止最有力的证据，证明银河系中心有一个黑洞. 这个黑洞是把星系凝聚在一起的粘合剂. 这是我们了解银河系如何形成以及未来将如何演变的关键.

“制作这张照片是数百名科学家在五年多的时间里付出巨大努力的结果. 由于星星的阴霾，这尤其具有挑战性, 灰尘, 以及地球和银河系中心之间的气体, 以及人马座A*发出的光的模式变化很快的事实, 在几分钟内. 但现在我们有了全面的发现，这项工作开启了我们对黑洞理解的新篇章.”

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来自全球80个研究所的300多名研究人员共同组成了EHT合作项目，他们的聪明才智使这项工作成为可能. 除了开发复杂的工具来克服成像Sgr A*的挑战, 这个小组严谨地工作了五年, 使用超级计算机来组合和分析他们的数据, 同时建立一个前所未有的模拟黑洞库，与观测结果进行比较.

Younsi博士, 他是云顶国际官网UKRI斯蒂芬·霍金研究员，最近被任命为EHT科学委员会成员, 帮助运行了许多这样的模拟, 他是唯一两个代码的作者之一，用于生成近200万张Sgr A*模拟图像的整个库.

EHT项目科学家Geoffrey Bower博士, 来自天文和天体物理研究所, 台湾中央研究院, 台北和夏威夷大学网址:Mānoa, US, 他说:“我们很惊讶，圆环的大小与爱因斯坦广义相对论的预测是如此吻合. 这些前所未有的观测极大地提高了我们对银河系中心发生的事情的理解.”

EHT团队的研究结果今天发表在《科学》杂志的特刊上 天体物理学杂志通讯.

因为黑洞大约是27,距离地球1000光年, 在我们看来，它在天空中的大小和月球上的橙子差不多. 想象一下, 该团队创造了强大的EHT, 它将地球上八个现有的射电天文台连接在一起，形成一个“地球大小”的虚拟望远镜.

EHT在多个夜晚观测到Sgr A*, 连续数小时收集数据, 类似于在相机上使用长曝光时间.

在这一突破之前，EHT合作团队于2019年发布了第一张黑洞图像, 叫M87 *, 位于更遥远的梅西耶87星系的中心.

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塞拉·马尔科夫教授, 阿姆斯特丹大学EHT科学委员会联合主席, 荷兰, 说: “我们有两种完全不同的星系和两个非常不同的黑洞质量, 但在靠近黑洞边缘的地方，它们看起来惊人地相似. 这告诉我们，广义相对论支配着近距离的这些物体，而我们在远处看到的任何差异一定是由于周围物质的差异.”

EHT的科学家Keiichi Asada博士来自天文和天体物理研究所, 台湾中央研究院, 台北, 他说:“现在我们可以研究这两个超大质量黑洞之间的差异，并且可以在这些极端环境中比以往任何时候都更深入地测试重力.”

这一成就比M87*困难得多, 尽管人马座A*离我们更近. EHT科学家陈志钧博士, 斯图尔特天文台, 亚利桑那大学天文学系, US, 他说:“两个黑洞附近的气体以接近光速的速度运行. 但是气体绕较大的M87*运行需要几天到几周的时间, 对于小得多的人马座A*来说，它的轨道只需要几分钟就能完成. 这意味着Sgr A*周围气体的亮度和模式随着EHT的观测而迅速变化.”

研究人员必须开发出复杂的新工具来解释Sgr A*周围的气体运动. 而M87*则更容易, 稳定的目标, 几乎所有的图像看起来都一样, 但Sgr A*却不是这样. Sgr A*黑洞的图像是该团队提取的不同图像的平均值, 终于第一次揭示了潜伏在银河系中心的巨人.

EHT的进展仍在继续:2022年3月的一次重大观测活动包括了比以往更多的望远镜. EHT网络的持续扩展和重大的技术升级将使科学家们在不久的将来分享更多令人印象深刻的图像和黑洞电影.

链接

图像

这是人马座A*(简称Sgr A*)的第一张照片。, 银河系中心的超大质量黑洞. 这是黑洞存在的第一个直接视觉证据. 它是由事件视界望远镜(EHT)捕获的。, 该阵列将地球上八个现有的射电天文台连接在一起，形成一个“地球大小”的虚拟望远镜. 该望远镜以“视界”命名。, 黑洞的边界，任何光都无法逃逸. 虽然我们看不到视界本身, 因为它不能发光, 围绕黑洞旋转的发光气体揭示了一个明显的特征:一个黑暗的中心区域(称为“阴影”)被一个明亮的环状结构所包围. 新的视角捕捉到了被黑洞强大引力弯曲的光线, 其质量是太阳的400万倍. Sgr A*黑洞的图像是EHT合作组织从2017年的观测中提取的不同图像的平均值. 来源:EHT协作

Video

从上到下:研究人员创造了大约1个.800万个模拟人马座A*的计算机模型，并将其缩小到少数几个最合适的模型, 这个视频展示了其中最好的一个. 如果射电望远镜有无限分辨率，它们可能会观察到这一点. 信贷: Ziri Younsi, Christian M. 我是美津野洋介 & 卢西亚诺Rezzolla
中间:“银河系中心黑洞的第一张图像.资料来源:云顶国际官网 / FILMBRIGHT