銀河系中心超大質(zhì)量黑洞的新視圖暗示了一個令人興奮的隱藏特征
時間：2025-12-08 04:38:03 來源：骨軟筋酥網(wǎng)
（神秘的銀河地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（Robert Lea）：天文學家首次捕捉到了位于Milly Way中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座A*（Sgr A*）周圍的偏振光和磁場。
事件視界望遠鏡（EHT）進行的系中心超新視興奮歷史性觀測表明，整齊有序的大質(zhì)洞的的隱磁場與M87星系中心超大質(zhì)量黑洞周圍的磁場相似。這是量黑令人令人驚訝的，因為Sgr A*的圖暗質(zhì)量大約是太陽的430萬倍，但M87*要可怕得多，藏特其質(zhì)量相當于大約65億個太陽。銀河
因此，系中心超新視興奮對Sgr A*的大質(zhì)洞的的隱新的EHT觀測表明，強而有序的量黑令人磁場可能是所有黑洞共同的。此外，圖暗由于M87*的藏特磁場驅(qū)動強大的外流或“噴流”，研究結果表明，銀河Sgr A*可能有一個隱藏而微弱的系中心超新視興奮噴流。
銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞Sgr A*首次在偏振光中出現(xiàn)。（圖片來源：uux.cn/EHT Collaboration）
“這張位于銀河系中心的黑洞的新圖像，Sgr A*，告訴我們，黑洞附近有強大、扭曲和有序的磁場，”哈佛大學和史密森尼學會天體物理中心（CfI）的研究聯(lián)合負責人、NASA哈勃研究金計劃愛因斯坦研究員Sara Issaoun告訴Space.com，“一段時間以來，我們一直認為磁場在黑洞如何以強大的噴流饋送和噴射物質(zhì)方面發(fā)揮著關鍵作用。
“這張新圖像，以及在更大、更強大的M87*黑洞中看到的驚人相似的極化結構，表明強大有序的磁場對黑洞如何與周圍的氣體和物質(zhì)相互作用至關重要。”
比較兩個巨型黑洞的磁性
EHT由全球各地的許多望遠鏡組成，包括阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA），它們結合在一起形成了一個地球大小的望遠鏡，這對創(chuàng)造科學歷史并不陌生。
2017年，EHT拍攝到了第一張黑洞及其環(huán)境的圖像，對距離地球約5350萬光年的M87*進行了成像。在這張照片于2019年向公眾展示兩年后，EHT的合作再次首次展示了M87*黑洞周圍的偏振光。
當光的定向波指向特定角度時，就會發(fā)生偏振。等離子體在黑洞周圍產(chǎn)生的磁場使光與黑洞成90度角偏振。這意味著，通過觀察M87*周圍的極化，科學家們首次“看到”了黑洞周圍的磁場。
事件視界望遠鏡拍攝的超大質(zhì)量黑洞M87*的第一張照片。（圖片來源：uux.cn/EHT Collaboration）
隨后在2022年，EHT還拍攝到了一個距離地球2.7萬光年遠的超大質(zhì)量黑洞Sgr a*，銀河系就圍繞著這個黑洞雕刻而成。
使用事件視界望遠鏡拍攝的位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座A*的圖像。（圖片來源：uux.cn/EHT Collaboration）
現(xiàn)在，EHT終于為科學家們提供了偏振光的圖像，從而提供了這個超大質(zhì)量黑洞周圍的磁場。
Issaoun說：“偏振光教會了我們磁場、氣體的性質(zhì)以及黑洞進食的機制?！??！翱紤]到拍攝Sgr A*的額外挑戰(zhàn)，我們一開始就能夠獲得偏振圖像，這真的很令人驚訝！”
盡管Sgr A*離地球更近，但這些挑戰(zhàn)還是出現(xiàn)了，因為銀河系超大質(zhì)量黑洞的尺寸較小，這意味著以接近光速在其周圍旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)很難成像。M87*要大得多，這意味著材料在以相同的速度行進時，或多或少需要更長的時間來完成一個電路，從而使EHT更容易捕獲。
克服這些困難意味著現(xiàn)在可以在超大質(zhì)量黑洞光譜兩端的兩個黑洞之間進行比較，一個黑洞的質(zhì)量是太陽的數(shù)十億倍，另一個質(zhì)量是我們恒星的數(shù)百萬倍。最初的結論是，這些磁場彼此非常相似。
（左）在偏振光中看到的M87中心的黑洞。（右）偏振光中的Sgr A*與質(zhì)量大得多的M87*相似（圖片來源：uux.cn/EHT Collaboration）
Issaoun說：“這種相似性尤其令人驚訝，因為M87*和Sgr A*是非常不同的黑洞?！?。“M87*是一個非常特殊的黑洞：它有60億太陽質(zhì)量，生活在一個巨大的橢圓星系中，它噴出在所有波長下都可見的強大等離子體射流。
“另一方面，Sgr A*非常常見：它有400萬太陽質(zhì)量，生活在我們普通的螺旋銀河系中，而且似乎根本沒有噴流?！?br>Issaoun解釋說，僅僅通過觀察光的偏振部分，研究小組就有望了解M87*和Sgr A*磁場的不同性質(zhì)。
Issaoun補充道：“也許其中一個會更加有序和強大，而另一個會變得更加無序和軟弱?！薄！叭欢?，因為它們看起來再次相似，現(xiàn)在很清楚，這兩類不同的黑洞具有非常相似的磁場幾何結構！”
研究結果表明，對Sgr a*進行更深入的研究可能會發(fā)現(xiàn)迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)的特征。
銀河系的超大質(zhì)量黑洞是在發(fā)射隱藏的噴流嗎？
Sgr A*的光的偏振和整齊而強大的磁場，以及它們與M87*非常相似的事實，可能表明我們的中心黑洞直到現(xiàn)在一直對我們隱瞞著一個秘密。
Issaoun解釋道：“正如我們在M87*上觀察到的那樣，我們預計強而有序的磁場將與噴流的發(fā)射直接相關?！??！坝捎跊]有觀察到噴流的A*中士似乎有著非常相似的幾何形狀，也許還有一架噴流潛伏在A*中士體內(nèi)等待觀察，這將是非常令人興奮的！”
天文學家對沒有看到來自Sgr a*的噴流并不感到非常驚訝。這是因為M87*被如此多的氣體和塵埃包圍，每年消耗相當于兩到三個太陽的能量。這意味著它的磁場有足夠的材料引導到兩極并以噴流的形式噴出。
另一方面，Sgr A*消耗的物質(zhì)如此之少，相當于一個人每一百萬年吃一粒米。這些觀察結果表明，我們節(jié)食的超大質(zhì)量黑洞可能仍然有噴流；只是很難看到。
Issaoun說：“有很多證據(jù)表明，過去可能有外流，甚至是由黑洞驅(qū)動的噴流，但由于銀河系中心的困難環(huán)境，Sgr a*中的噴流從未被成像。”。“發(fā)現(xiàn)一個噴流將是對我們黑洞的重大揭示，也是與銀河系內(nèi)黑洞歷史的聯(lián)系。”
她補充說，發(fā)射這些噴流的過程是整個宇宙中最具能量的機制，例如，通過清除恒星誕生所需的氣體和塵埃，以及影響星系的生長和演化，極大地影響了星系的核心。這意味著，發(fā)現(xiàn)Sgr a*噴出的噴流將影響我們對銀河系如何演變成天文學家今天觀察到的形狀的理解。
Issaoun繼續(xù)說道：“令人震驚的是，星系中如此小的原子核會造成如此大規(guī)模的破壞，而這一切都始于中心黑洞的邊緣，這些磁場在那里起著統(tǒng)治作用?！?。
這張照片顯示了ALMA在偏振光下拍攝到的M87星系中的噴流。這張圖像揭示了沿射流的磁場結構。（圖片來源：uux.cn/ALMA（ESO/NAOJ/NRAO），Goddi等人）
Issaoun說，有了這兩張截然不同的黑洞的偏振圖像，科學家們現(xiàn)在有了非常令人信服的證據(jù)，證明強磁場對這些宇宙巨星來說無處不在。
“下一步，”她說，“包括弄清楚幾何結構如何與這些系統(tǒng)的移動、進化和爆發(fā)相聯(lián)系?！?br>EHT將于4月初開始其2024年的觀測活動，合作希望通過在不同頻率的光下觀測M87*和Sgr A*等熟悉黑洞，獲得它們的多色視圖。
Issaoun補充道：“在接下來的十年里，下一代EHT的目標是增加更多的望遠鏡，以填充我們地球大小的虛擬鏡子，并更頻繁地進行觀測?！薄！巴ㄟ^EHT的這些擴展，我們將能夠拍攝黑洞的偏振電影，并將直接觀察M87*黑洞及其噴流之間的動力學?！?br>此外，CFI的研究人員表示，EHT最終可以獲得一些天基幫助，觀察黑洞及其動力學。一項可能有助于實現(xiàn)這一目標的擬議任務是黑洞探測器（BHEX）任務概念，該概念在基于地球的EHT陣列中增加了一臺太空望遠鏡。
Issaoun總結道：“黑洞旋轉(zhuǎn)了多少，它們的自旋被認為與黑洞附近的磁場為什么看起來像以及它們?nèi)绾伟l(fā)射噴流直接相關?！薄！袄肂HEX，我們可以對黑洞的尖銳光子環(huán)特征進行成像。這個光子環(huán)編碼黑洞周圍時空的特性，包括黑洞的自旋！”
EHT團隊的研究于周三（3月27日）發(fā)表在《天體物理雜志快報》上。
事件視界望遠鏡（EHT）進行的系中心超新視興奮歷史性觀測表明，整齊有序的大質(zhì)洞的的隱磁場與M87星系中心超大質(zhì)量黑洞周圍的磁場相似。這是量黑令人令人驚訝的，因為Sgr A*的圖暗質(zhì)量大約是太陽的430萬倍，但M87*要可怕得多，藏特其質(zhì)量相當于大約65億個太陽。銀河
因此，系中心超新視興奮對Sgr A*的大質(zhì)洞的的隱新的EHT觀測表明，強而有序的量黑令人磁場可能是所有黑洞共同的。此外，圖暗由于M87*的藏特磁場驅(qū)動強大的外流或“噴流”，研究結果表明，銀河Sgr A*可能有一個隱藏而微弱的系中心超新視興奮噴流。
銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞Sgr A*首次在偏振光中出現(xiàn)。（圖片來源：uux.cn/EHT Collaboration）
“這張位于銀河系中心的黑洞的新圖像，Sgr A*，告訴我們，黑洞附近有強大、扭曲和有序的磁場，”哈佛大學和史密森尼學會天體物理中心（CfI）的研究聯(lián)合負責人、NASA哈勃研究金計劃愛因斯坦研究員Sara Issaoun告訴Space.com，“一段時間以來，我們一直認為磁場在黑洞如何以強大的噴流饋送和噴射物質(zhì)方面發(fā)揮著關鍵作用。
“這張新圖像，以及在更大、更強大的M87*黑洞中看到的驚人相似的極化結構，表明強大有序的磁場對黑洞如何與周圍的氣體和物質(zhì)相互作用至關重要。”
比較兩個巨型黑洞的磁性
EHT由全球各地的許多望遠鏡組成，包括阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA），它們結合在一起形成了一個地球大小的望遠鏡，這對創(chuàng)造科學歷史并不陌生。
2017年，EHT拍攝到了第一張黑洞及其環(huán)境的圖像，對距離地球約5350萬光年的M87*進行了成像。在這張照片于2019年向公眾展示兩年后，EHT的合作再次首次展示了M87*黑洞周圍的偏振光。
當光的定向波指向特定角度時，就會發(fā)生偏振。等離子體在黑洞周圍產(chǎn)生的磁場使光與黑洞成90度角偏振。這意味著，通過觀察M87*周圍的極化，科學家們首次“看到”了黑洞周圍的磁場。
事件視界望遠鏡拍攝的超大質(zhì)量黑洞M87*的第一張照片。（圖片來源：uux.cn/EHT Collaboration）
隨后在2022年，EHT還拍攝到了一個距離地球2.7萬光年遠的超大質(zhì)量黑洞Sgr a*，銀河系就圍繞著這個黑洞雕刻而成。
使用事件視界望遠鏡拍攝的位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座A*的圖像。（圖片來源：uux.cn/EHT Collaboration）
現(xiàn)在，EHT終于為科學家們提供了偏振光的圖像，從而提供了這個超大質(zhì)量黑洞周圍的磁場。
Issaoun說：“偏振光教會了我們磁場、氣體的性質(zhì)以及黑洞進食的機制?！??！翱紤]到拍攝Sgr A*的額外挑戰(zhàn)，我們一開始就能夠獲得偏振圖像，這真的很令人驚訝！”
盡管Sgr A*離地球更近，但這些挑戰(zhàn)還是出現(xiàn)了，因為銀河系超大質(zhì)量黑洞的尺寸較小，這意味著以接近光速在其周圍旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)很難成像。M87*要大得多，這意味著材料在以相同的速度行進時，或多或少需要更長的時間來完成一個電路，從而使EHT更容易捕獲。
克服這些困難意味著現(xiàn)在可以在超大質(zhì)量黑洞光譜兩端的兩個黑洞之間進行比較，一個黑洞的質(zhì)量是太陽的數(shù)十億倍，另一個質(zhì)量是我們恒星的數(shù)百萬倍。最初的結論是，這些磁場彼此非常相似。
（左）在偏振光中看到的M87中心的黑洞。（右）偏振光中的Sgr A*與質(zhì)量大得多的M87*相似（圖片來源：uux.cn/EHT Collaboration）
Issaoun說：“這種相似性尤其令人驚訝，因為M87*和Sgr A*是非常不同的黑洞?！?。“M87*是一個非常特殊的黑洞：它有60億太陽質(zhì)量，生活在一個巨大的橢圓星系中，它噴出在所有波長下都可見的強大等離子體射流。
“另一方面，Sgr A*非常常見：它有400萬太陽質(zhì)量，生活在我們普通的螺旋銀河系中，而且似乎根本沒有噴流?！?br>Issaoun解釋說，僅僅通過觀察光的偏振部分，研究小組就有望了解M87*和Sgr A*磁場的不同性質(zhì)。
Issaoun補充道：“也許其中一個會更加有序和強大，而另一個會變得更加無序和軟弱?！薄！叭欢?，因為它們看起來再次相似，現(xiàn)在很清楚，這兩類不同的黑洞具有非常相似的磁場幾何結構！”
研究結果表明，對Sgr a*進行更深入的研究可能會發(fā)現(xiàn)迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)的特征。
銀河系的超大質(zhì)量黑洞是在發(fā)射隱藏的噴流嗎？
Sgr A*的光的偏振和整齊而強大的磁場，以及它們與M87*非常相似的事實，可能表明我們的中心黑洞直到現(xiàn)在一直對我們隱瞞著一個秘密。
Issaoun解釋道：“正如我們在M87*上觀察到的那樣，我們預計強而有序的磁場將與噴流的發(fā)射直接相關?！??！坝捎跊]有觀察到噴流的A*中士似乎有著非常相似的幾何形狀，也許還有一架噴流潛伏在A*中士體內(nèi)等待觀察，這將是非常令人興奮的！”
天文學家對沒有看到來自Sgr a*的噴流并不感到非常驚訝。這是因為M87*被如此多的氣體和塵埃包圍，每年消耗相當于兩到三個太陽的能量。這意味著它的磁場有足夠的材料引導到兩極并以噴流的形式噴出。
另一方面，Sgr A*消耗的物質(zhì)如此之少，相當于一個人每一百萬年吃一粒米。這些觀察結果表明，我們節(jié)食的超大質(zhì)量黑洞可能仍然有噴流；只是很難看到。
Issaoun說：“有很多證據(jù)表明，過去可能有外流，甚至是由黑洞驅(qū)動的噴流，但由于銀河系中心的困難環(huán)境，Sgr a*中的噴流從未被成像。”。“發(fā)現(xiàn)一個噴流將是對我們黑洞的重大揭示，也是與銀河系內(nèi)黑洞歷史的聯(lián)系。”
她補充說，發(fā)射這些噴流的過程是整個宇宙中最具能量的機制，例如，通過清除恒星誕生所需的氣體和塵埃，以及影響星系的生長和演化，極大地影響了星系的核心。這意味著，發(fā)現(xiàn)Sgr a*噴出的噴流將影響我們對銀河系如何演變成天文學家今天觀察到的形狀的理解。
Issaoun繼續(xù)說道：“令人震驚的是，星系中如此小的原子核會造成如此大規(guī)模的破壞，而這一切都始于中心黑洞的邊緣，這些磁場在那里起著統(tǒng)治作用?！?。
這張照片顯示了ALMA在偏振光下拍攝到的M87星系中的噴流。這張圖像揭示了沿射流的磁場結構。（圖片來源：uux.cn/ALMA（ESO/NAOJ/NRAO），Goddi等人）
Issaoun說，有了這兩張截然不同的黑洞的偏振圖像，科學家們現(xiàn)在有了非常令人信服的證據(jù)，證明強磁場對這些宇宙巨星來說無處不在。
“下一步，”她說，“包括弄清楚幾何結構如何與這些系統(tǒng)的移動、進化和爆發(fā)相聯(lián)系?！?br>EHT將于4月初開始其2024年的觀測活動，合作希望通過在不同頻率的光下觀測M87*和Sgr A*等熟悉黑洞，獲得它們的多色視圖。
Issaoun補充道：“在接下來的十年里，下一代EHT的目標是增加更多的望遠鏡，以填充我們地球大小的虛擬鏡子，并更頻繁地進行觀測?！薄！巴ㄟ^EHT的這些擴展，我們將能夠拍攝黑洞的偏振電影，并將直接觀察M87*黑洞及其噴流之間的動力學?！?br>此外，CFI的研究人員表示，EHT最終可以獲得一些天基幫助，觀察黑洞及其動力學。一項可能有助于實現(xiàn)這一目標的擬議任務是黑洞探測器（BHEX）任務概念，該概念在基于地球的EHT陣列中增加了一臺太空望遠鏡。
Issaoun總結道：“黑洞旋轉(zhuǎn)了多少，它們的自旋被認為與黑洞附近的磁場為什么看起來像以及它們?nèi)绾伟l(fā)射噴流直接相關?！薄！袄肂HEX，我們可以對黑洞的尖銳光子環(huán)特征進行成像。這個光子環(huán)編碼黑洞周圍時空的特性，包括黑洞的自旋！”
EHT團隊的研究于周三（3月27日）發(fā)表在《天體物理雜志快報》上。
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