事件視界望遠鏡捕捉到第二個黑洞噴流的“美麗”影象

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天文學團隊在 2 年前捕捉到了潛伏在梅西耶 87 （M87） 星系中心的巨大

黑洞

的第一個特寫鏡頭，現在已經放大了附近活動星系半人馬座 A 中的第二個稍小的巨星。

事件視界望遠鏡

（EHT） 的最新影象應該有助於解決這樣的問題，即這樣的星系中心如何將大量物質聚整合強大的光束並將它們發射到數千光年的太空中。這些影象一起也支援了理論家的信念，即所有黑洞都以相同的方式運作，儘管它們的質量存在巨大差異。

“這真是太好了，”愛丁堡大學的天文學家菲利普·貝斯特談到新的 EHT 影象時說。“與這些噴流的先前影象相比，角解析度令人驚訝。”

EHT將數十個廣泛分佈的無線電天線（從夏威夷到法國，從格陵蘭到南極）合併成一個巨大的虛擬望遠鏡。透過同時將大量碟形物體指向一個天體，並用原子鐘仔細地為每個碟形物體的資料打上時間戳，研究人員隨後可以用大規模計算叢集重新組裝它——這個過程需要數年時間——以生成具有解析度與單個地球大小的碟子一樣清晰。一項挑戰是同時獲得 11 個不同天文臺的觀測時間，因此 EHT 每年僅執行幾周；惡劣的天氣和技術故障通常會進一步縮小該視窗。

虛擬望遠鏡所產生的同2017遵守競選時探測半人馬座A在M87的超大質量黑洞的現在著名的影象-科學的2019年年度突破。距離地球約 1300 萬光年的半人馬座 A 是離地球最近的星系之一，在無線電波長下是明亮的。它也有明顯的噴流在銀盤上方和下方噴出物質，這是一個活躍的巨型黑洞的標誌。馬克斯普朗克射電天文學研究所的團隊成員邁克爾詹森說：“我們想看看 EHT 可以提供的解析度下噴氣機的樣子。” “我們不知道會發生什麼。”

他和同事今天在《自然天文學》上報告的結果 是噴流如何從半人馬座 A 的超大質量黑洞周圍區域出現的 詳細影象，顯示出與 EHT 的 M87 噴流影象在更小尺度上的顯著相似性。其他望遠鏡在不同波長拍攝的半人馬座 A 噴流影象顯示的細節很少，但 EHT 影象顯示噴流的中心較暗，兩側有兩條明亮的條紋；貝斯特認為，噴流的邊緣可能看起來很亮，因為它的外部區域與周圍的氣體和塵埃摩擦，使它們發光。

天體物理學家並不完全瞭解星系核是如何驅動這些極其強大的噴泉的。一種理論認為，吸積盤，即螺旋進入黑洞的物質漩渦，會產生一個磁場，將一些物質聚整合噴射流。其他人則認為，這個磁場必須利用黑洞本身的旋轉能量才能獲得如此巨大的能量。

對半人馬座 A 的新觀測並沒有解決這個問題，但它們提供了線索。詹森說，影象顯示噴流的平行邊緣在靠近黑洞的地方變窄成錐形。他說，那個錐體的底部仍然很寬，這可能表明它來自吸積盤。“還有待觀察，”他說。

聖約翰學院的理論天體物理學家吉姆·比爾 （Jim Beall） 表示，可能沒有唯一的答案：黑洞的自轉會拖曳下落物質的最內部穩定軌道，這反過來又會影響吸積盤的形狀和為噴流提供動力的方式。“這是一種共生關係，”他說。“EHT 讓我們靠近吸積盤。結果真的很漂亮。”

半人馬座 A 的照片也填補了黑洞觀測中的尺寸空白。觀察者研究了來自最大黑洞（包括 M87）的噴流的工作原理， 黑洞的質量是太陽質量的數十億倍。他們還看到了來自小得多的黑洞的噴流，質量有幾十個太陽。半人馬座 A 的新檢視，質量是太陽質量的 5500 萬倍，看起來就像它越來越小的親戚。這證實了黑洞本質上是簡單物體的觀點，僅由它們的質量、電荷和自旋來定義，因此具有大恆星質量的黑洞的行為應該與具有星系質量的黑洞沒有區別。