凝视我们星系中心的超大质量黑洞

这是人马座A*(银河系中心黑洞)的首张照片。
The first image of Sagittarius A*, the black hole in the Milky Way's center.
该黑洞由事件视界望远镜捕捉到,这是一个连接全球各地射电望远镜的阵列。EHT合作组织

天文学家刚刚公布了人马座A*的首张图像。人马座A*是我们银河系中心的超大质量黑洞,其质量巨大,以至于扭曲了时空,连光也无法逃脱。事件视界望远镜(一个由全球射电望远镜组成的国际合作项目)于周四发布了这张照片,照片显示了一个被超高温气体组成的明亮光环包围的、漆黑一片的区域,这就是黑洞的事件视界。

这一发现提供了迄今为止最有力的证据,证明我们星系中心存在一个超大质量黑洞,距离我们27000光年。而且它似乎还在旋转。这项开创性的成就紧随该团队于2019年公布的首张遥远黑洞(被称为M87*)的图像之后,M87*位于我们星系之外。更重要的是,这个黑洞的形状和大小进一步证实了阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论的预测。

这项新成果“极其令人兴奋”,特别是因为它来自于我们自己的银河系,加州理工学院的天文学家Vikram Ravi(未参与该项目)表示。将这张图像与其他黑洞观测结果结合起来,将有助于天文学家理解黑洞的生命周期。

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事件视界望远镜使用来自世界各地的望远镜协同工作,形成一个地球大小的相机来对黑洞进行成像。该合作项目涉及来自20多个国家机构的300多名科学家。

他们拍摄了数千张黑洞的照片,并使用一种算法将它们组合起来,以突出显示许多照片中共有的特征。最终呈现出的橙黑相间的图像是由这些图像合成的。

人马座A*的直径约为370万英里,质量“是太阳质量的400万倍”,项目成员、哈佛大学-史密森尼学会天体物理中心的天文学家Sara Issaoun在周四欧洲南方天文台举行的新闻发布会上表示。但它距离我们如此遥远,以至于它在天空中占据的空间,相当于我们在地球上看到的月球表面上的一个甜甜圈的大小。

这张图像显示了一个与M87*非常相似的黑洞,尽管这两个黑洞存在于截然不同的天体环境中。M87*的尺寸大约是人马座A*的1600倍,并且被一个更大、更致密的炽热气体漩涡(称为吸积盘)包围,它正在积极地吞噬物质。

尽管人马座A*离我们更近,但对其成像比M87*更困难。由于银河系呈盘状,天文学家必须穿过尘埃和碎屑云才能窥视我们星系中心那个被认为存在超大质量黑洞的密集区域。

在两个黑洞附近运行的气体速度接近光速。但由于人马座A*的尺寸小得多,这些气体绕黑洞一周只需要几分钟而不是几天,这使得成像过程非常困难,看到的景象也在不断变化。

然而,研究变化如此迅速的黑洞也具有一些科学上的优势。天体物理学家可以开始理解黑洞中的可变性——例如,当轨道气体爆发、变亮、变暗并最终落入黑洞时会发生什么。

天文学界长期期待的这一成果“看起来很壮观”,加州理工学院的天体物理学家Matthew Graham(未参与该项目)表示。Graham最感兴趣的是科学家如何利用观测的技术细节来更好地将黑洞模型与真实数据进行拟合。

尽管人马座A*周围的气体在快速旋转,但黑洞只是缓慢地吞噬着周围的物质。Issaoun说,如果将这个黑洞缩小到一个人的大小,那么这个像人一样大的黑洞每百万年只会吃掉相当于一粒米的物质。

 

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Leto Sapunar

特约撰稿人,科学

Leto Sapunar是一名自由撰稿的科学记者,自2020年起报道物理学、太空、气候和科学问责。他自2021年初以来一直在为《流行科学》撰稿,他的作品还刊登在《科学美国人》、《内幕气候新闻》和Retraction Watch等出版物上。工作之余,他会写科幻小说或进行攀登运动。


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