事件视界望远镜拍摄半人马座A黑洞喷流,无关大小皆符合广义相对论

继前年拍下M87黑洞阴影后,事件世界望远镜现在拍下了另一个星系中心的高精度黑洞喷流视图。虽然这张照片没有放大到足以看见黑洞阴影,但提供了迄今为止最清晰的黑洞喷流图像,分辨率比以前照片还高16倍。

事件世界望远镜(Event Horizon Telescope,EHT)是由全球数个望远镜以特长基线干涉技术(VLBI)连接而成的巨大虚拟望远镜,大量电波碟形天线同时指向某个天体观察后将产生庞大数据,由于量大到无法通过网络传输(每座望远镜搜集约500TB数据,整个数组产生数据约7PB),因此各观测台需将数据存在硬盘,然后寄到MIT海史塔克天文台或马克斯普朗克电波天文研究所给超级计算机运算,最后合成单一图片。

由于虚拟望远镜一大挑战是必须协调无数个天文台的观测时间,因此EHT每年只会进行一次连接观测、一次仅运行几周,再加上运算大量数据需耗费数个月,这也是为什么EHT团队通常发布新研究的速度非常慢。

研究贵在精,继2019年首度直接拍下黑洞阴影、2020年拍下遥远耀变体的电浆喷流结构后,今年EHT团队拍下了半人马座A(NGC 5128)星系中心的超大质量黑洞喷流,厉害的是,这张照片精度比过去照片都还高10倍,分辨率也提高了16倍。

半人马座A距离地球约1,200万光年,是全天第5亮星系,也是第一个被确定为银河系外的无线电波源,由于位于该星系中心的黑洞喷流相当强大,天文学家过去便积极研究过这些喷流穿过母星系时对气体有何影响、以及如何引发恒星形成。

而现在,高分辨率的喷流观测再次证明爱因斯坦是对的,就算半人马座A中心的黑洞比较小、吸收物质没那么多,其行为仍与我们基于广义相对论所期望看到的结果相符。

整体而言,半人马座A黑洞的性质与几何形状都与M87黑洞喷流非常相似,也类似其他更小恒星黑洞所喷出的喷流,有了这些喷流的详细消息,天文学家就可以判断黑洞如何吞噬或反刍周围物质。

新照片还展示了喷流最后终止的位置,这非常重要,因为喷流边缘可能发生粒子加速现象,而且是超高能宇宙射线的候选来源。了解这些质量不同的黑洞以类似方式进食,可以帮助研究人员在宇宙中寻找其他更难以捉摸的黑洞,尤其是中等质量黑洞。

在那之前,团队下一个目标是我们银河系中心的人马座A* 超大质量黑洞。新论文发布在《自然天文学》(Nature Astronomy)期刊。

半人马座A与M87的黑洞喷流比较。 (Source:线上论文)

(首图来源:ESO/WFI (Optical); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA/CXC/CfA /R.Kraft et al. (X-ray),CC BY 4.0, via Wikimedia Commons)

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