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揭开黑洞面纱的第一张历史性图像成了“电影”

由观测数据和数学模型构建的一系列图像显示了M87星系中心黑洞从2009年到2017年的演化过程。图片来源:EHT

由观测数据和数学模型构建的一系列图像显示了M87星系中心黑洞从2009年到2017年的演化过程。图片来源:EHT

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学报(文乐乐):《自然》报道,去年揭开黑洞面纱的第一张历史性图像现在已经成了“电影”。一连串的短帧画面显示了黑洞周围环境是如何随着引力发生变化,将其周围物质搅成漩涡的。

这些画面显示了一个不平衡的光团围绕M87星系中心的超大质量黑洞旋转。为获得这些画面,事件视界望远镜合作组织(EHT)利用观测网络挖掘了黑洞的旧数据,并将这些数据与基于第一张黑洞图像的数学模型相结合,展示了8年来黑洞周围环境是如何演变的。这项研究9月23日发表于《天体物理学杂志》。

“落在黑洞上的物质流‘汹涌’,我们可以看到光团随着时间的推移而晃动。”美国哈佛大学射电天文学家、论文第一作者Maciek Wielgus说,“再过几年,它可能真的看起来像一部电影。”

EHT2019年4月公布的图片揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞M87*,它距离地球5500万光年。尽管有些模糊,但这张图像揭示了一个环状结构及其中心的暗弱区域(即黑洞阴影),使爱因斯坦的广义相对论得到了首次实验验证。

图片显示,光环的一边似乎比另一边更亮。落入空隙的物质在黑洞赤道外高速旋转,形成天体物理学家所说的吸积盘。在一定程度上,这种不平衡的光环与多普勒效应有关:在朝向观察者旋转的一侧,物质的运动增强了辐射,使其看起来更亮;相反的情况发生在另一侧。

在上述结果基础上,Wielgus想回顾EHT望远镜的旧数据,看能否以2019年的照片为指导重新解释它们。较早的数据包括2009年、2011年、2012年和2013年收集到的,其中两批数据尚未公布。

Wielgus和其他EHT研究人员重新分析了这些数据,发现与2019年的结果一致,包括一个暗盘和一个亮环的存在。尽管2009年至2013年的数据没有足够的分辨率来生成图像,但通过将有限的可用数据与基于2017年数据建立的黑洞数学模型相结合,该团队能够生成每一年的合成图像。

这些结果包含的信息比Wielgus预期的还要多。和2019年的照片一样,他们发现光环的一边比另一边更亮,而且亮点在移动。

尽管M87*黑洞本身不会逐年发生变化,但其周围环境会发生变化。在几周的尺度上,强磁场会搅动吸积盘并产生更热的斑点,然后绕黑洞运行。

2018年,另一个研究小组报告称,有证据表明,有一团热气围绕着银河系中心的黑洞人马座A*旋转了约1小时。因为M87*的质量是太阳的65亿倍,是人马座A*的1000倍,所以M87*周围的动力学需要更长的时间才能揭示。

EHT计划在每年3月底或4月初观测M87*和人马座A*。该团队希望明年能首次使用短波长辐射进行全球观测。虽然穿越地球大气层更具挑战性,但这将提高EHT图像的分辨率。

相关论文信息:https://doi.org/10.3847/1538-4357/abac0d

相关报道:首张黑洞图像被制成影片

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:外媒报道,曾于去年公布的具有历史意义的第一张黑洞图像现已被制作成一段影片。影片展示了黑洞周围环境是如何随其引力搅动周围物质形成的一个恒定漩涡而变化的。 据悉,图像显示了一个不平衡的光团围绕着M87星系中心的超大质量黑洞旋转。

为了制作这段影片,视界望远镜(EHT)合作组织挖掘出关于黑洞的旧数据,然后将这些数据跟基于2019年4月发布的图像的数学模型结合起来,以此来展示黑洞周围环境在过去8年里是如何演变的。尽管这部分依赖于猜测,但这个结果还是让天文学家对黑洞的行为有了丰富的了解。

马萨诸塞州剑桥哈佛大学的射电天文学家、这项研究的论文首席作者Maciek Wielgus表示:“因为落在黑洞上的物质流是湍流的,所以我们可以看到环随着时间的推移而摆动。”

这项成果已于当地时间9月23日发表在《The Astrophysical Journal》上。Wielgus说道:“再过几年,它可能真的开始像一部影片。”




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