M87*和它的3000光年宇宙噴流

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編譯：王茸

校對(duì)：王婧彧申振宇

審閱：李宜驊

美編：徐玖坤

后臺(tái)：李子琦

“令人驚嘆的是，我們正在逐步整合多波段觀測取得的突破性成果，從而完整描繪出噴流源區(qū)的全貌。”

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀測到的M87*及其形似宇宙噴槍的噴流

圖像來源：NASA, ESA, A. Lessing (斯坦福大學(xué))，E. Baltz (斯坦福大學(xué)), M. Shara (AMNH), J. DePasquale (STScI)

天文學(xué)家利用事件視界望遠(yuǎn)鏡（Event Horizon Telescope, 簡稱EHT）追蹤到一條長達(dá)3000光年的宇宙噴流，其源頭正是超大質(zhì)量黑洞M87*。這是人類創(chuàng)下首次拍攝到黑洞影像的紀(jì)錄。這個(gè)突破性發(fā)現(xiàn)將助力科學(xué)家深入理解這些帶電粒子噴流的形成機(jī)制。要知道，這些噴流以接近光速的速度在宇宙中穿行。

M87*位于梅西耶87星系（M87）的核心區(qū)域，距地球約5500萬光年。事件視界望遠(yuǎn)鏡在2017年拍攝了這顆質(zhì)量相當(dāng)于65億個(gè)太陽的超大質(zhì)量黑洞，隨后，這張載入史冊(cè)的圖像在2019年4月向公眾發(fā)布。這個(gè)超大質(zhì)量黑洞不僅比銀河系中心人馬座A*（質(zhì)量約為400萬個(gè)太陽質(zhì)量）更龐大，而且還是一個(gè)活躍的黑洞。這意味著它正貪婪地吞噬著周圍的氣體和塵埃，同時(shí)從兩極噴射出強(qiáng)大的噴流。然而，圍繞黑洞核心引擎形成的噴流確切起源及其精確的驅(qū)動(dòng)機(jī)制至今仍是未解之謎。

為更深入理解這個(gè)超大質(zhì)量黑洞的噴流，天文學(xué)家借助甚長基線干涉測量技術(shù)（VLBI），分析了2021年事件視界望遠(yuǎn)鏡對(duì)M87*的觀測數(shù)據(jù)。該技術(shù)能揭示超大質(zhì)量黑洞周圍的微觀結(jié)構(gòu)，例如2019年M87*圖像中占據(jù)主導(dǎo)地位的熾熱物質(zhì)發(fā)光金環(huán)——這實(shí)際上是黑洞的“陰影”。借助這些觀測數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)終于將環(huán)繞M87*的發(fā)光物質(zhì)環(huán)與超大質(zhì)量黑洞噴射流的基底聯(lián)系起來，從而確定了該噴射流的可能起源點(diǎn)。

馬克斯·普朗克射電天文研究所（Max Planck Institute for Radio Astronomy，簡稱MPIfR）的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人索拉布(Saurabh)在聲明中表示：“這項(xiàng)研究是將噴流形成理論與直接觀測聯(lián)系起來的重要開端。確定噴流可能的起源位置及其與黑洞陰影的關(guān)聯(lián)，為解開謎題提供了關(guān)鍵線索，有助于我們更深入地理解中心引擎的工作機(jī)制。”

這張照片是人類首次記錄到的超大質(zhì)量黑洞的歷史性影像，它展現(xiàn)了遙遠(yuǎn)的M87內(nèi)部巨型黑洞的陰影。

圖像來源: EHT

通過對(duì)超大質(zhì)量黑洞進(jìn)行建模，索拉布發(fā)現(xiàn)在2017至2019年間對(duì)M87*的EHT觀測中缺失、卻出現(xiàn)在2021年觀測中的射電輻射很可能源自距離黑洞不足十分之一光年的致密區(qū)域。該區(qū)域與M87*噴流的基部存在聯(lián)系，并與另一條在射電波段可見的噴流南臂相吻合。

美國國家射電天文臺(tái)（National Radio Astronomy Observatory, 簡稱NRAO）的團(tuán)隊(duì)成員亨里克·穆勒(Hendrik Müller)表示：“我們通過全球甚長基線干涉測量實(shí)驗(yàn)，多年來持續(xù)觀測M87噴流的內(nèi)部區(qū)域，分辨率不斷提升，最終在2019年成功解析出黑洞陰影。令人驚嘆的是，我們正逐步整合多頻段的突破性觀測成果，即將完成噴流源區(qū)的完整圖景。”

該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)將致力于對(duì)M87*進(jìn)行更多觀測，以深入理解其噴流的結(jié)構(gòu)并捕捉噴流的精細(xì)細(xì)節(jié)，這將幫助我們更好地認(rèn)識(shí)超大質(zhì)量黑洞如何塑造其周圍環(huán)境。

黑洞圖像的前景未來可期。

該團(tuán)隊(duì)的研究成果于周三（1月28日）發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》期刊上。

https://www.space.com/astronomy/black-holes/astronomers-watch-1st-black-hole-ever-imaged-launch-a-3-000-light-year-long-cosmic-jet-from-its-glowing-shadow

『天文濕刻』 牧夫出品

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M87*超大質(zhì)量黑洞吸積盤模擬

圖像來源: EHT / Hotaka Shiokawa

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