4年前 人类历史上首张黑洞照片公布,引发全球关注 4年后 全球16台望远镜联合观测到的新图像发布
这个“甜甜圈”有了全身照
我国天文学家领导国际团队首次拍下M87黑洞“全景图”
2023-04-29 00:00来源:厦门日报

 

 这是 M87黑洞阴影、吸积流和喷流一起成像的全景图。新华社发

  据中新网报道  事件视界望远镜(EHT)2017年以口径等效于地球直径的射电望远镜,成功拍摄M87黑洞照片并于2019年向全球发布。这一人类历史上首张黑洞照片显示,M87黑洞外围一圈亮环围绕着中间的阴影,形似“甜甜圈”,引发全球公众广泛追捧和学界持续关注。

  这一人类首次“看见”的黑洞,位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,它距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。如今,4年过去了,中国天文学家领导国际团队首次成功拍摄该黑洞“全景图”,这也是全球首张黑洞“全景图”。

  图片有啥变化?

  黑洞阴影和强大喷流首次同框成像,特写变全景

  据中国科学院最新消息,中科院上海天文台研究员、中德马普伙伴小组组长路如森领导的一个国际研究团队利用在3.5毫米波段开展的最新观测,首次对著名射电星系M87的黑洞阴影以及其周围落入中央黑洞的物质的环状结构和强大的相对论性喷流一起进行成像。该黑洞阴影与强大喷流同框的“全景图”为首次在3.5毫米波段实现成像,也首次表明了中央超大质量黑洞附近的吸积流与喷流起源之间的联系。

  “4年前发布的EHT拍摄的照片是黑洞的‘特写’,看到亮环围绕着中间的阴影。此次我们拍摄到黑洞的‘全景’,照片中有黑洞、黑洞周围的吸积流,以及从盘附近延伸向远处的喷流。这张照片作为EHT照片的拓展,充分展现了黑洞和它周围环境的关系。”相关论文的第一作者路如森通俗地解释道:“黑洞周围的物质被认为是在一个被称为吸积的过程中落入黑洞的,但是此前从来没有人直接对它进行过成像。以前我们曾在单独的图像中分别看到过黑洞和喷流,但现在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结构在3.5毫米波段变得更大、更厚,这表明在新的图像中可以看到落入黑洞的物质产生了额外的辐射,从而使得我们能够更全面地了解黑洞周围的物理过程。”

  图片是如何拍摄的?

  全球16台望远镜“合体”成超级望远镜拍摄,历时5年“冲洗”

  路如森指出,这次发表的M87黑洞新照片是在2018年4月拍摄,经复杂数据处理和成图过程,以及反复验证和确认结果,历时5年“冲洗”完成并呈现出这张史无前例的新图像。

  据悉,本次及之前EHT拍摄黑洞照片所用到的关键技术都是甚长基线干涉测量(VLBI)技术,该技术可将分布全球各地的望远镜组合起来,组成分辨率远超单个望远镜的超级望远镜。总体而言,越多望远镜参与,望远镜在地球上分布越均匀,拍摄效果越好。这次观测就依靠VLBI技术将全球16台望远镜组合起来,才成功拍摄到M87黑洞前所未有的“全景”清晰图像。

  据了解,该图像及相关论文由来自17个国家和地区的64家研究单位121位科研人员共同完成,并于北京时间4月26日夜间,在国际顶级学术期刊《自然》上线发表。

  黑洞会影响人类吗?

  星系中心的超大质量黑洞离地球非常遥远,不会对地球造成影响

  至于此次观测研究能否揭示M87黑洞如何形成的问题,中科院上海天文台团队强调指出,目前,他们认为恒星质量级的黑洞是由大质量恒星演化晚期坍缩形成,但星系中央的超大质量黑洞是如何形成的,仍是未解之谜。M87黑洞已演化到稳定阶段,科学家们利用EHT观测及其他多波段观测数据得到的诸多限制来研究黑洞及其周围环境的现状,但尚无法回答黑洞形成阶段的问题。 

  首次实现黑洞和喷流同框成像,是这次M87黑洞观测研究最重要的成果,两者有何关系?该团队表示,理论物理学家认为,黑洞不仅在“吃”(吸积物质),同时也在“吐”(外流),如果“吐”出的物质速度快、方向性好,自然就形成所观测到的喷流。“但需要说明的是,理论物理学家至今也没能非常明确地解释黑洞与喷流的关系,观测工作也正在一步步试图解开这个谜团”。

  针对公众关心的最靠近地球的黑洞在哪里、黑洞会不会影响地球等话题,中科院上海天文台团队说,目前所知最靠近人类的黑洞是距离地球3000光年的麒麟座V616,其质量是太阳质量的11倍,与一颗K型星(0.5倍太阳质量)组成双星系统,轨道周期近8小时。 

  他们指出,黑洞的影响范围与黑洞的质量成正比:质量越大,影响范围越大,对时空的扭曲程度越厉害。星系中心的超大质量黑洞离地球非常遥远,不会对地球造成影响,目前也没有证据表明地球附近存在小质量黑洞,因此不用担心黑洞会对地球造成影响。但是,研究黑洞可以让人们深入了解空间和时间的本质。

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