还记得人类首张黑洞照片吗？天文学家拍摄M87黑洞又上新啦！
中新网北京4月26日电 (记者 孙自法 郑莹莹)4年多前，事变视界望远镜(EHT)在举世多地同步公布全天下300多位封建家互助完成的一项严重天文学后果——人类首张黑洞照片，其“甜甜圈”状的萌图引发举世群众广泛追捧和学界持续眷注。
M87黑洞在3.5毫米波长所观察到的图像（图源：SHAO,MPIfR,NRAO/AUI/NSF）。 中科院上海天文台 供图
这一人类初次“眼见为实”的超大黑洞直接视觉证据，展现了室女座星系团中超大质量星系梅西耶(Messier)87(M87)中央的黑洞，它距离地球5500万光年，质量为太阳的65亿倍。如今，4年已往了，M87黑洞有厘革吗？封建研讨有何历程？有没有拍到新的照片？
本次M87黑洞团结观察成像历程表现图。 中科院上海天文台 供图
黑洞暗影和强壮喷流初次同框成像
来自中国封建院(中科院)的最新消息说，中科院上海天文台研讨员、中德马普伙伴小组组长路如森向导的一个国际研讨团队使用在3.5毫米波段展开的最新观察，初次对出名射电星系M87的黑洞暗影以及其周围落入中央黑洞的物质的环状布局和强壮的相对论性喷流一同举行成像。该同框图像为初次在3.5毫米波长完成成像，也初次标明白中央超大质量黑洞四周的吸积流与喷流劈头之间的接洽。
此次M87图像观察后果是由举世毫米波甚长基线干涉丈量阵列(GMVA)团结阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)和格陵兰望远镜(GLT)取得，后两个观察台站的到场大大加强了GMVA的成像才能。
北京时间4月26日夜间，来自17个国度和地区共64家研讨单位121位科研职员协同“拍摄”完成的M87黑洞暗影和强壮喷流初次同框影像及干系后果论文，在国际顶级学术期刊《天然》(Nature)上线公布。
M87黑洞艺术想象图。 中科院上海天文台 供图
新波段拍摄到黑洞及喷流“全景图”
论文第一作者路如森研讨员先容说，黑洞周围的物质被以为是在一个被称为吸积的历程中落入黑洞的，但是此前向来没有人直接对它举行过成像。“从前我们曾在单独的图像中分散看到过黑洞和喷流，但如今我们在一个新的波段拍摄了黑洞和喷流的‘全景图’”，“我们之前看到的环状布局在3.5毫米波长变得更大、更厚，这标明在新的图像中可以看到落入黑洞的物质产生了分外的辐射，从而使得我们可以更全盘地域解黑洞周围的物理历程”。
他指出，ALMA、GLT与GMVA组周全新观察阵容，提高举世望远镜阵列的区分率和敏捷度，使得天文学家初次在3.5毫米波长对M87黑洞周围的环状布局举行了成像。新阵列测得的环状布局的直径为64微角秒，相当于月球上的宇航员回望地球时看到的一个13厘米的环形补光灯的轻重。这个直径比事变视界望远镜此前在1.3毫米波段观察中所看到的环状布局要大50%，切合对该地区相对论等离子体辐射的预期。
这次公布的M87黑洞新照片是在2018年4月14日至15日拍摄，颠末繁复的数据处理和成图历程，以及反复验证和确认后果，终极在5年后“冲洗”完成并展现出这张史无前例的新图像。它与4年前公布的人类首张黑洞照片比拟有两个不同点：一是本次观察波长是3.5毫米，而EHT的观察波长是1.3毫米；二是本次观察团结了16台望远镜，而EHT的观察团结了8台望远镜。
“EHT拍摄的照片是黑洞的‘特写’，看到亮环围绕着正中的暗影。此次我们拍摄到黑洞的‘全景’，在这张照片中有黑洞、黑洞周围的吸积流、以及从盘四周延伸向远处的喷流。这张照片作为EHT照片的拓展，富裕展现了黑洞和它周围情况的干系。”路如森普通表明说。
最新观察后果展现黑洞本身不是“很饿”
“经过在GMVA观察中到场ALMA和GLT，大大提高了成像才能，我们取得了一个新的视角，的确看到了我们在早前VLBI(甚长基线干涉丈量)观察中了解到的三齿状的喷流。”论文协同作者、德国马普射电天文研讨所托马斯·克里奇鲍姆(Thomas Krichbaum)以为，“但是，如今我们可以看到喷流是怎样从中央超大质量黑洞周围的环状布局中显现的，并且也可以在另一个波段丈量黑洞周围环状布局的直径”。
中科院上海天文台团队指出，来自M87黑洞的射电辐射是由高能电子和磁场的互相作用产生，这种辐射被称为同步增速辐射，在3.5毫米波长，新的观察后果展现出有关这些电子的地点和能量的更多细节，还包含一些关于黑洞本身的实质：它不是“很饿”，其斲丧物质的速率很低，只将此中一小局部转化为辐射。
论文协同作者、中国台湾地区“中央研讨院”天文和天体物理研讨所的浅田圭一(Keiichi Asada)表明说：“为了解M87黑洞这个更大、更厚的环的物理泉源，我们不得不使用盘算机模仿来测试不同的情况，终极得出结论体现，亮环的较大范围与吸积流有关”。论文协同作者、日本国立天文台秦和弘(Kazuhiro Hada)增补称，“我们还在数据中发觉一些令人惊奇的事变：在接近黑洞的内里地区，辐射的宽度比我们预期的要宽。这约莫意味着黑洞周围不仅仅有气体落入，也约莫有一股‘风’吹出来，形成黑洞周围的湍流和杂乱”。
本次M87黑洞团结观察的16台望远镜台站分布图。 中科院上海天文台 供图
将来将拍摄“美丽黑洞”“动态黑洞”
中科院上海天文台研讨团队表现，固然已完成黑洞“特写”和“全景”照片的拍摄，但天文学家对M87黑洞的探究并没有完毕，后续进一步的观察和将来更强壮的望远镜阵列将持续揭开它的奥秘面纱。
路如森泄漏，研讨团队下一步的目标，一是与EHT一同拍摄“美丽黑洞”。所谓“美丽”就是在不同的观察波长上给黑洞照相，他们将拍摄更明晰的3.5毫米照片，团结将来EHT拍摄的更明晰的1.3毫米照片、将来下一代EHT拍摄的0.8毫米照片，以及在更悠远的将来空间VLBI拍摄的更短波长的照片，就可以取得黑洞的“美丽照片”。由于不同波长的电磁辐射展现了黑洞四周不同的物理历程，比拟于“单色黑洞”，“美丽黑洞”将带给天文学家更多信息，协助更好地域解黑洞本身，以及它和周围情况的干系。
二是拍摄“动态黑洞”。黑洞并不是运动的，它时时刻刻都在和周围情况互相作用，因此不同时候看它，它是不一样的。拍摄“动态黑洞”将在空间维度上再解锁时间维度，让天文学家可以全方位的观察和了解黑洞。关于M87黑洞，由于它厘革缓慢，必要长时间的监测来拍摄它的厘革，EHT在已往几年举行了多次的一连成像观察，将来5年也有持续的观察方案，这些观察数据将展现M87黑洞在10年时间跨度上的影戏。针对快速厘革的银心黑洞，现在EHT的望远镜分布不敷以完成“快拍形式”的动态拍照，“丢帧”严峻，但随着将来几年更多望远镜的到场，将能到达所需时间区分率，拍到“黑洞影戏”。
论文协同作者、韩国天文和空间封建研讨所琼戈·帕克(Jongho Park)以为，将来毫米波观察将研讨M87黑洞的时间演化并且将经过团结不同颜色的“射电光”的图像，来取得M87中央黑洞地区的多色视图。
“此次展现的3.5毫米波长图像可以说是代表了如今的最新成果，但为了展现M87中央超大质量黑洞及其相对论性喷流的构成、增速、准直转达的物理机制之谜，我们必要拍摄更多色的高质量图像，包含在0.8毫米或更短的亚毫米波波长的黑洞照片，以及在长至7.0毫米波长的黑洞和喷流的全景图像，将来十分令人渴望。”论文协同作者、中科院上海天文台台长沈志强研讨员总结重申。(完)
