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首张银河系中心黑洞照片公布,还是一个甜甜圈……

发布时间:2022-05-13 11:31今日热点 评论

就在刚刚,咱家银河系的超大质量黑洞——“人马座A*”(Sagittarius A*,Sgr A*)终于有了它的第一张写真!

银河系中心超大黑洞人马座A*的首张照片 | EHT Collaboration

这张特殊的“写真”来自2.7万光年之外的银河系中心,是中国科学院上海天文台联合发布的人马座A*超大质量黑洞成像成果,由事件视界望远镜项目(Event Horizon Telescope, EHT)拍摄。

距离第一次发布黑洞“写真”,已经过去3年了。

此次拍摄的人马座A*是距离地球最近的超大质量黑洞,延续了M87星系黑洞的“甜甜圈”外观,但更加蓬松迷你。虽然这张照片上的它看起来气质平平,却凝结着全球众多科学家近20年的期盼和努力。

此前科学界普遍认为人马座A*应该是一个超大质量黑洞,但毕竟只是基于数据推测,还有科学家认为人马座A*可能只是一种特殊的暗物质团。而今,随着黑洞成像的释出,质疑终于被冲散。

首张银河系中心黑洞照片公布,还是一个甜甜圈……


阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)正在仰望银河系,图中标明了人马座A*的位置,它是我们银河系中心的超大质量黑洞 | ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org), EHT Collaboration

这次成像不仅为银河系中心存在超大质量黑洞提供了确凿证据,更意味着天文观测技术取得巨大突破,是全球不容错过的历史时刻。

但问题也来了——明明人马座A*距地球最近,为什么先成像的却是更遥远的 M87星系黑洞?

原因很简单,因为前者成像更难。

为人马座A*拍“写真”,难在哪里?

人马座A*黑洞距离地球仅2.7万光年,与5500万光年外的M87星系黑洞相比,可以说得上是近在咫尺,但拍摄它却并非易事。

飞向人马座A*黑洞 | ESO/L. Calada, N. Risinger (skysurvey.org), DSS, VISTA, VVV Survey/D. Minniti DSS, Nogueras-Lara et al., Schoedel, NACO, GRAVITY Collaboration, EHT Collaboration (Music: Azul Cobalto)

作为一个拥有吞天噬地技能的黑洞,人马座A*并未展现出它应有的“事业心”,大概1000年才能吞噬一倍太阳质量的物质,开疆扩土的效率仅是M87星系黑洞的百分之一。如此低的活跃性,导致它的吸积盘光芒较弱,很难被望远镜捕获。

首张银河系中心黑洞照片公布,还是一个甜甜圈……


模拟气体在人马座A*黑洞外围的圆形轨道上以大约30% 的光速旋转运动 | ESO/Gravity Consortium/L. Calada

人马座A*黑洞的 “佛系”,还体现在它的质量上——只相当于太阳的400万倍,这样的体型在超大质量黑洞界过于娇小了。因为体型太小,围绕人马座A*黑洞旋转的物质运动速度也更快。

M87星系黑洞的质量有太阳的65亿倍之多,它的半径更是人马座A*黑洞的1500倍以上。相比之下,人马座A*黑洞的事件视界小而暗淡,对事件视界望远镜的观测提出了更高的要求。

好在,人马座A*离我们也更近,因此在最终的照片上,两个黑洞看起来差不多同样大小。

首张银河系中心黑洞照片公布,还是一个甜甜圈……


两张黑洞照片的对比:左为2019年人类首张黑洞照片,展示了M87星系中心的超大质量黑洞;右为今天公布的银河系中心半人马A* | EHT

成像困难也不全是人马座A*自己的锅,周围环境也给拍摄带来了很大干扰

古诗有云,客泛灵槎犯斗牛,银河碧海暗通流。人马座A*黑洞所在的银河系中心区域,星光缭绕,尘埃密布,会遮挡射电望远镜的观测视线。

首张银河系中心黑洞照片公布,还是一个甜甜圈……


大量炽热气体形成一个旋涡, 标明了银河系中心人马座A*黑洞的大致位置 | NASA、ESA、SSC、CXC、STScI

此外,人马座A*黑洞还开启了“防偷拍”模式。恒星爆炸和超大质量黑洞外流将气体加热到数百万度,炽热的气体云和星际尘埃围绕着黑洞运动,不时发出独特闪光将黑洞隐没其中。

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