质量黑洞|银河系中心黑洞的首张照片面世

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 。
【质量黑洞|银河系中心黑洞的首张照片面世】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 。 采访人员张建松