EHT發(fā)布全球第二張黑洞照片,顛覆人類對(duì)噴射流狀態(tài)的認(rèn)知

伶軒 6年前 (2020-04-10)

這張黑洞照片拍攝于2017年4月,是一張55億光年外的類星體3C 279中央核心,以及其射流起源照片。

全球第二張黑洞照片來(lái)了。

不難看出,這張照片依舊高糊,但它首次揭示了黑洞噴射流是呈彎曲狀,顛覆了天文學(xué)家以往對(duì)黑洞輻射流呈直線狀的印象。

EHT發(fā)布全球第二張黑洞照片,顛覆人類對(duì)噴射流狀態(tài)的認(rèn)知

目前,相關(guān)研究成果已發(fā)表在《天體學(xué)與天體物理學(xué)》(Astronomy & Astrophysics)期刊上,論文題為《Event Horizon Telescope imaging of the archetypal blazar 3C 279 at an extreme 20 microarcsecond resolution》(《事件視界望遠(yuǎn)鏡對(duì)類星體3C 279的20微秒極限分辨率成像》),合著者達(dá)數(shù)百位。

EHT發(fā)布全球第二張黑洞照片,顛覆人類對(duì)噴射流狀態(tài)的認(rèn)知

55億光年外的黑洞是什么樣子的?

從論文信息看,這張黑洞照片拍攝于2017年4月,同樣由EHT(事件視界望遠(yuǎn)鏡)拍攝,是一張55億光年外的類星體3C 279中央核心,以及其射流起源照片。

類星體就是類似恒星天體,是一類離地球最遠(yuǎn)、能量最高的活動(dòng)星系核,中心是猛烈吞噬周圍物質(zhì)的、在千萬(wàn)太陽(yáng)質(zhì)量以上的超大質(zhì)量黑洞,與脈沖星、微波背景輻射和星際有機(jī)分子一度被稱為20世紀(jì)60年代天文學(xué)的“四大發(fā)現(xiàn)”。

長(zhǎng)期以來(lái),因類星體距離遙遠(yuǎn),以及黑洞本身不發(fā)光等原因,天文學(xué)家對(duì)這類星體的探索程度有限。不過(guò),由于黑洞強(qiáng)大的引力,使得周圍物質(zhì)在落入黑洞的過(guò)程中發(fā)生“劇烈摩擦生熱”,并釋放出巨大的能量,類星體便成為了宇宙中最耀眼的天體,而這一次EHT的突破就在于噴射流。

天文學(xué)家在論文中稱,3C 279是一顆具有突出無(wú)線電射流的光學(xué)劇變類星體(類星體中具有高能量和變化特征的一類,被認(rèn)為朝地球方向有物質(zhì)噴流,所以呈現(xiàn)出比其它類星體更為高能的特征,發(fā)射的可見(jiàn)光的變化幅度在一日內(nèi)可達(dá)到50%),之前人類首次探測(cè)到類星體超光速運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象就是在3C 279上探測(cè)到的。

不同于其他光學(xué)劇變類星體,3C 279中心的超大質(zhì)量黑洞周圍盤(pán)旋著一個(gè)發(fā)出強(qiáng)烈輻射的氣體吸積盤(pán)(環(huán)繞在恒星周圍的氣體和塵?;旌衔铮液诙从幸粋€(gè)伽馬射線發(fā)射源,因此較其他同類星體更容易探測(cè)。

2017年4月,天文學(xué)家共4次通過(guò)超高角分辨率技術(shù)——1.3mm(230GHz)VLBI技術(shù)(甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù),一種用于射電天文學(xué)中的天文干涉測(cè)量方法)監(jiān)測(cè)分析3C 279的中心噴射流的精細(xì)尺度形態(tài),最終發(fā)現(xiàn)該噴射流底部為彎曲狀。

EHT發(fā)布全球第二張黑洞照片,顛覆人類對(duì)噴射流狀態(tài)的認(rèn)知

這與天文學(xué)家以往的認(rèn)知有很大的差距,在拍攝到這張照片之前,天文學(xué)家假想黑洞的噴射流是呈直線狀。

與此同時(shí),天文學(xué)家還發(fā)現(xiàn),吸積盤(pán)上的旋轉(zhuǎn)材料在掉落黑洞時(shí)引起了細(xì)微變化,而這是之前從未觀察到的,也因此此次發(fā)現(xiàn)將幫助天文學(xué)家進(jìn)一步研究黑洞周圍的物理性質(zhì),揭示類星體之謎。

探索黑洞的意義

一直以來(lái),黑洞之于人類都是一個(gè)神秘的存在,作為宇宙中最神秘的天體之一,它似乎歷來(lái)只存在于藝術(shù)加工或電腦模擬圖像中。

1916年,愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論,首次將引力場(chǎng)解釋成“時(shí)空的彎曲引力可視為時(shí)空扭曲”,即黑洞強(qiáng)大引力會(huì)其周圍的時(shí)空會(huì)發(fā)生扭曲。而黑洞之所以神秘,就在于黑洞周圍的事件視界(一種時(shí)空的曲隔界線)內(nèi)所有物質(zhì)都會(huì)被黑洞吞噬,包括光。

眾所周知,一個(gè)物體想要被看見(jiàn),最直接的媒介就是光。通過(guò)發(fā)光或?qū)獾姆瓷洌矬w不僅能展示真實(shí)樣貌,還能夠顯現(xiàn)多彩的顏色,如太陽(yáng),本身就會(huì)發(fā)光;又如月球,通過(guò)反射太陽(yáng)光讓大家看見(jiàn)。

去年4月,EHT公布了全球首張黑洞照片,第一次將黑洞的真實(shí)樣貌展現(xiàn)在大眾眼前,而拍攝該張照片,利用的就是物質(zhì)在進(jìn)入黑洞做高速旋轉(zhuǎn),釋放熱量時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈輻射(被我們看到的就是“光”),這也直接證實(shí)了愛(ài)因斯坦相對(duì)論的正確性。

EHT發(fā)布全球第二張黑洞照片,顛覆人類對(duì)噴射流狀態(tài)的認(rèn)知

黑洞在星際演變中的重要性不言而喻,它的真實(shí)照片不僅可以幫助天文學(xué)家推演星系中壯觀噴流是如何形成并影響星系演化的,還可能顛覆人類此前對(duì)黑洞,甚至引力、宇宙的認(rèn)知,正如這一次的照片,就是從噴射流和氣體吸積盤(pán)的層面為天文學(xué)家?guī)?lái)了新的發(fā)現(xiàn)和信息。而隨著EHT探測(cè)深度的加強(qiáng),未來(lái)還將有更多有意思的現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn),我們拭目以待。

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