黑洞及其陰影首次在圖像中被捕捉到, 這是一個名為 "事件地平線望遠鏡" (EHT) 的國際射電望遠鏡網絡的歷史性壯舉。EHT 是一個國際合作, 其在美國的支持包括國家科學基金會。
利用事件地平線望遠鏡, 科學家們獲得了一個位於M87星系中心的黑洞的圖像
黑洞是一個極其密集的物體, 任何光線都逃不掉。任何進入黑洞 "事件視界" 的東西, 它的不歸點, 都會被消耗, 永遠不會重新出現, 因為黑洞的強大引力是難以想象的。就其性質而言, 一個黑洞是看不見的, 但圍繞它的材料的熱盤卻閃耀著光芒。在明亮的背景下, 比如這個圓盤, 黑洞似乎投下了陰影。
這張驚人的新圖片顯示了梅西埃 87 (M87) 中心超大質量黑洞的陰影, 梅西埃 87 (M87) 是一個距離地球約5500萬光年的橢圓星系。這個黑洞的質量是太陽的 65億倍, 它的陰影在全球範圍內涉及八臺地面射電望遠鏡, 它們在一起工作, 就好像它們是一個望遠鏡, 相當於我們整個星球的大小。
美國宇航局華盛頓總部天體物理學司司長保羅·赫茲說: "這是 EHT 團隊取得的一項驚人成就。"多年前, 我們以為我們必須建造一個非常大的太空望遠鏡來成像一個黑洞。通過讓世界各地的射電望遠鏡像一臺儀器一樣協同工作, EHT 團隊提前幾十年實現了這一目標。
為了補充 EHT 的調查結果, 美國航天局的幾個航天器是在 EHT 的多波長工作組的協調下, 利用不同波長的光觀測黑洞的一項巨大努力的一部分。作為這項工作的一部分, 美國宇航局的錢德拉 x 射線天文臺、核光譜望遠鏡陣列 (NuSTAR) 和 Neil Gehrels SwiftObservatory 太空望遠鏡任務都與不同種類的 x 射線光相適應, 他們的目光轉向了周圍的 M87 黑洞與2017年4月的活動地平線望遠鏡同時進行。如果 EHT 觀測到黑洞環境結構的變化, 這些任務和其他望遠鏡的數據可以用來幫助找出發生了什麼。
錢德拉 x 射線天文臺特寫 M87 星系的核心
雖然美國宇航局的觀測沒有直接追蹤到這一歷史圖像, 但天文學家利用美國宇航局錢德拉和努星衛星的數據測量 M87 飛機的 x 射線亮度。科學家們利用這些信息將黑洞周圍的噴射和圓盤模型與 EHT 觀測結果進行了比較。隨著研究人員繼續研究這些數據, 其他見解可能會出現。
關於黑洞的許多剩餘問題, 美國宇航局的協調觀測可能有助於回答。關於為什麼粒子在黑洞周圍獲得如此巨大的能量提升, 形成戲劇性的噴射器, 以接近光速的速度從黑洞的極點上湧動出來, 這一謎團揮之不去。當物質落入黑洞時, 能量會流向哪裡？
賓夕法尼亞州維拉諾瓦大學的天文學家 Joey Neilsen 代表 eht 的研究機構領導錢德拉和 NuSTAR 的分析, 他說: "x 射線可以幫助我們將事件視界附近粒子的變化與我們可以用望遠鏡測量的東西聯繫起來。
錢德拉 x 射線天文臺特寫 M87 星系的核心
美國宇航局太空望遠鏡此前曾研究過一種距離 M87 中心 1, 000多光年的噴氣式飛機。噴射機是由接近光速的粒子組成的, 從接近事件視界的高度能量射出。EHT 的設計在一定程度上是為了研究這種噴射機的起源和其他類似的飛機。哈勃天文學家在1999年發現的一團名為 HST-1 的射流中的一團物質經歷了一個神秘的增亮和變暗循環。
錢德拉、努斯塔和斯威夫特, 以及美國宇航局的中子星內部成分探索者 (NICER) 在國際空間站上的實驗, 也看了黑洞在我們自己的銀河系中心, 稱為射手座 a, 與 EHT 協調。
科學家們強調, 讓地面和太空中如此多的不同望遠鏡都向同一個天體看, 這本身就是一項艱鉅的任務。
尼爾森說: "安排所有這些協調觀測對 EHT 和錢德拉和努斯特任務策劃者來說都是一個非常棘手的問題。"他們做了非常不可思議的工作, 為我們獲得了我們所掌握的數據, 我們非常感激。
尼爾森和參與協調觀測的同事們將致力於解剖來自 M87 黑洞的整個光譜, 從低能量無線電波到高能伽馬射線。有了來自 EHT 和其他望遠鏡的如此多的數據, 科學家們可能會有多年的發現。
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