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银河系中心黑洞首张照片正式亮相
为SgrA*真实存在的首个直接视觉证据,这一超大黑洞质量超过太阳的400万倍

  本报讯还记得3年前人类拍摄的那张“甜甜圈”黑洞照片吗?北京时间2022年5月12日21点,事件视界望远镜(EHT)合作组织正式发布了银河系中心黑洞人马座A*(SgrA*)的首张照片。这是EHT合作组织继2019年发布人类第一张黑洞照片,捕获了位于更遥远星系M87中央黑洞之后的又一重大突破。
  SgrA*照片被认为是该黑洞真实存在的首个直接视觉证据。它由EHT合作组织国际研究团队,通过分布在全球的8个射电望远镜组成的、一个等效于地球大小的虚拟望远镜(即EHT)捕获。望远镜以事件视界(即光线也无法逃脱的黑洞边界)命名。
  因为黑洞不发光,我们看不见黑洞自身,但绕转的发光气体给出了其存在的信号:一个被亮环状结构围绕的暗弱中心区域(称之为阴影)。照片上显现出的(射电)光都是由该黑洞的强大引力弯曲所致,这个黑洞的质量超过太阳质量的400万倍。
  “我们惊叹于环的大小与爱因斯坦广义相对论预测结果出奇一致,”来自天文与天体物理研究所的EHT项目科学家GeoffreyBower说,“这些前所未有的观测极大地提升了我们对银河系中心所发生一切的认识,并为了解超大质量黑洞如何与周围环境相互作用提供了全新视角”。这一研究成果于发布之日以特刊的形式发表在《天体物理学杂志通信》上。
  因为SgrA*距离地球有2.7万光年之遥,所以它的大小看上去与从地球上看38万千米远月亮上的甜甜圈差不多。为了给它拍照,研究团队创建了观测利器EHT,对SgrA*开展了多个晚上的观测,每次连续采集好几个小时的数据,就如同相机的长时间曝光。
  这是EHT合作组织继2019年发布人类第一张黑洞照片,捕获了位于更遥远星系M87中央黑洞(M87*)之后的又一重大突破。
  尽管M87*比SgrA*大了1500多倍,也重了1500多倍,但两个黑洞看起来格外相似。“它们来自两种不同类型的星系,且具有极不相同的黑洞质量,但当我们聚焦在这些黑洞的边缘时,它们看起来神奇的相似。”EHT科学委员会联合主席SeraMarkoff教授说,“这告诉我们靠近黑洞的物体完全受广义相对论支配,我们在远处所看到的不同表象是由黑洞周围物质的差异造成的。”
  尽管SgrA*离我们更近,这项成果的得来却比M87*艰难得多。EHT科学家Chi-kwanChan解释道:“黑洞周围的气体均以几乎接近光速绕着SgrA*和M87*旋转。气体绕转M87*一周需要几天到数周时间,但对于相对小很多的SgrA*来说,几分钟内气体即可绕转一周。这意味着就在EHT观测SgrA*之时,该超大质量黑洞周围绕转气体的亮度和图案也在时刻快速变化着。有点像给一只正在追逐自己尾巴的小狗拍张清晰照片。”
  EHT研究团队将从SgrA*的2017年EHT观测数据中提取的诸多照片组合制作成一张SgrA*的最终照片。来自上海天文台的EHT合作成员路如森说:“对银河系中心黑洞首次成像观测的数据分析耗费了EHT合作团队的巨大心血。”另一位来自上海天文台的EHT合作成员江悟补充道,“研究团队遍历了极大的成像参数空间,才得以确定这张黑洞照片。”
  这一研究成果给出了该天体就是黑洞的实证,为理解这种被认为居于大多数星系中心的“巨兽”的特征提供了宝贵的线索。此前,诺贝尔物理学奖颁给了“银河系中心黑洞的发现”。
  EHT并未停止观测研究的脚步:今年3月份完成了有更多望远镜参与的联合观测。EHT的持续扩展和技术革新将使得科学家可以分享更引人注目的照片,包括在不久的将来的黑洞“电影”。
  “拍摄这样一部银河系中心黑洞的‘电影’,是下一代EHT的追求。”来自上海天文台的EHT合作国内协调人沈志强说,“我们正在规划建设中国的亚毫米波VLBI望远镜,以期参与到对SgrA*的24小时不间断的接力观测中。”新安晚报安徽网大皖新闻记者陈牧