首次發現黑洞環發生流動!光亮面位置繞黑洞擺動,有物質落入其中

天空之城 2020/09/26 檢舉 我要評論

廣義相對論再次在M87星系中的超大質量黑洞上演,科學家發現隨著時間的推移,M87星系的黑洞周圍的環出現了流動,這暗示有物質正落入黑洞中。2019年4月,事件視界望遠鏡(EHT)專案正式公佈了M87 星系中心黑洞的照片,這個黑洞距離我們大約5300萬光年,相當於65億個太陽質量,比銀河系中心黑洞的400萬倍質量要大得多。

圖片解讀:事件視界望遠鏡(EHT)在2017年公佈的M87星系黑洞圖像

圖片解讀:事件視界望遠鏡(EHT)在2009年至2017年內觀測到的黑洞圖像對比,我們可以看出明亮部分發生了遷移

根據這張歷史級的照片,我們發現了黑洞第一次觀測到黑洞周圍存在的吸積盤,盤上物質被黑洞的引力加速到接近光速,然後摩擦產生大量的熱量和輻射,這就是我們看到的發光部分。至於中心黑暗的部分,那是物質落入黑洞的邊界之內,連光都無法逃逸,因此我們看到的也是黑色。

圍繞著黑洞周圍有一圈明亮的輻射環,被加速接近光速的氣體和物質聚集在黑洞周圍,以螺旋狀落入黑洞中。圖中可以看出環結構的下半部分更亮一些,呈現月牙外形,這說明更亮區域的物質溫度更高,摩擦更加劇烈。根據對比2017年4月的圖像,科學家發現更亮區域的位置不一樣,再回溯過去10年的圖像,從2009年至2012年事件視界望遠鏡的資料比對結果看,明亮區域的位置出現了變化,這也是科學家首次發現黑洞環發生流動,光亮面位置繞黑洞擺動,有物質落入其中。

圖片解讀:事件視界望遠鏡(EHT)的分佈位置,測量直徑相當於地球的直徑

圖片解讀:事件視界望遠鏡整合了全球多台高性能射電望遠鏡

從2009年開始,事件視界望遠鏡就開始對黑洞進行觀測,當時只有3台射電望遠鏡加入觀測任務,到了2013年,射電望遠鏡數量增加到4台,但仍然太少,無法生成精確的黑洞圖像。於是到了2017年,一共有8台大型射電望遠鏡參與觀測M87星系的黑洞,分佈在6個不同的位置,最大直徑相當於地球的直徑,這說明我們利用8台射電望遠鏡組成了一個直徑相當於地球大小的射電望遠鏡,足以對M87星系的黑洞進行成像。

M87星系黑洞周圍存在不對稱的物質環,這個情況會持續數年之久,明亮區域會隨著環的流動發生改變。隨著時間的推移,我們將過去10多年內觀測到的M87星系黑洞進行比對,確認了黑洞周圍物質環存在流動的現象,這些物質繞著黑洞公轉,最終會落入黑洞中,被黑洞吞噬。通過這個細節科學家能夠檢驗廣義相對論,該理論預測了黑洞的各種行為,也不得不佩服愛因斯坦的大腦,讓黑洞這樣龐大的天體也按照他的理論運行。

圖片解讀:這是星際穿越中的黑洞圖像

圖片解讀:黑洞周圍有著明亮的吸積盤

在M87星系之後,科學家將對銀河系中心的人馬座A *黑洞進行觀測,其品質僅相當於430萬個太陽,比M87星系黑洞要小得多。觀測人馬座A *黑洞存在於觀測視窗的問題,只有3月和4月之間某個時候可以收集資料,今年由於冠狀病毒流行,一些射電望遠鏡站被迫關閉。原計劃該團隊將調用11台分佈在全球的射電望遠鏡對人馬座A *黑洞進行成像,但這一切都需要推遲了。

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