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人类“看见”的第二个黑洞——银河系中心黑洞的首张照片面世

来源:光明日报2022-05-13 09:19

  天文学家5月12日公布的银河系中心黑洞首张照片。新华社发(事件视界望远镜供图)

   新华社上海5月12日电(记者张建松)银河系中心黑洞“露出真容”。北京时间12日晚9时许,包括中国在内的全球多地天文学家同步公布了这个超大质量黑洞——人马座A*(Sgr A*)的照片。相关研究成果以特刊形式发表在《天体物理学杂志通讯》上。

  这是人类“看见”的第二个黑洞,也是银河系中心超大质量黑洞真实存在的首个直接视觉证据。这个超大质量黑洞距离太阳系约2.7万光年,质量超过太阳质量的400万倍。

  这张银河系中心黑洞的照片,与人类看到的第一张黑洞照片拍摄者和拍摄时间均相同,都是由“事件视界望远镜”(EHT)合作组织,2017年通过分布在地球上8个射电望远镜组成的、一个等效于地球般口径大小的“虚拟望远镜”所拍摄。

   2019年4月10日,“事件视界望远镜”(EHT)合作组织发布了人类历史上第一张黑洞照片。人类首次“看见”的那个黑洞,位于室女座一个巨椭圆星系M87中心,距离地球5500万光年,质量是太阳的65亿倍。

   比较这两张黑洞照片,有什么异同?

  上海天文台副研究员江悟说:“尽管银河系中心黑洞比M87黑洞小了1500多倍,也轻了1500多倍,但这两种不同类型星系的黑洞看起来很相似。尤其是当我们聚焦在这些黑洞的边缘时,看起来更是神奇地相似。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所造成。”

  上海天文台研究员路如森说:“通过分析这两张黑洞照片,我们惊叹于环的大小与爱因斯坦广义相对论预测结果,出奇地一致。这些前所未有的观测,极大地提升了我们对银河系中心的认识,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。”

   为什么银河系中心黑洞距离地球更近,照片却比遥远的M87黑洞“冲洗”出来晚了3年?

  上海天文台台长、EHT合作国内协调人沈志强研究员解释说,这是因为黑洞周围的气体,均以几乎接近光速绕着这两个黑洞高速旋转。气体绕转M87黑洞一周需要几天到数周时间,但对于相对小很多的银河系中心黑洞来说,几分钟内气体即可绕转一周。这意味着就在EHT观测之时,银河系中心黑洞周围绕转气体的亮度和图案,也在更快速地变化着,因此“冲洗”处理更难。

   EHT研究团队花了五年时间,用超级计算机合成和分析数据,编纂了前所未有的黑洞模拟数据库,与观测结果进行严格比对,并提取出不同照片平均后的效果,最终得以将银河系中心这个超大质量黑洞的“真实容貌”,第一次呈现出来。

  上海天文台天马望远镜是东亚VLBI观测网的重要台站。在2017年EHT全球联合多波段观测期间,天马望远镜先后17次参加对这两个黑洞的协同观测,显著提高了东亚VLBI网的观测灵敏度,在微弱信号探测方面发挥作用。上海天文台牵头组织协调国内学者参与此次银河系中心黑洞EHT项目合作。

   “拍摄一部银河系中心黑洞的‘电影’,是下一代EHT的追求。我们正在规划建设中国的亚毫米波VLBI望远镜,以期参与到对银河系中心黑洞的24小时不间断的接力观测中。”沈志强说。

[ 责编:战钊 ]
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