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        科學(xué)家發(fā)現(xiàn)距地球最近的超大質(zhì)量黑洞,并繪制出首張黑洞周邊區(qū)域圖像

        2019-06-11 22:47:35
        海外星云 2019年4期
        關(guān)鍵詞:人馬座射電天文學(xué)家

        人馬座A星采用86GHz觀測頻率模擬圖

        近日,一篇發(fā)表在“天體物理學(xué)雜志(The Astrophysical Journal)”上的論文稱,天文學(xué)家們已借 ALMA 望遠(yuǎn)鏡陣列成功觀測到了銀河中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座 A 星(Sagittarius A)發(fā)出的電磁輻射。

        此前嘗試觀測人馬座 A 星時(shí),一團(tuán)塵埃擋住了天文學(xué)家們視線,導(dǎo)致科學(xué)家們無法獲取清晰的人馬座 A 星圖像,進(jìn)而無法對該天體進(jìn)行深入研究。但天文學(xué)家們現(xiàn)已借剛納入全球觀測陣列不久的 ALMA 射電望遠(yuǎn)鏡陣列,利用 86 GHz 頻率的超長基線干涉測量(VLBI)觀測技術(shù)以及整合全球觀測陣列產(chǎn)生的數(shù)據(jù),詳細(xì)地研究了這團(tuán)擋在人馬座 A 星前的塵埃,并以此去除了由塵埃造成的散射效應(yīng),繪制了首張黑洞周邊區(qū)域圖像。由于塵埃分布造成的限制,人馬座 A 星的輻射區(qū)域可能較此前預(yù)想的要更為狹小,甚至還可能碰巧正對著地球。

        高質(zhì)量的未散射圖像使科學(xué)家對其周圍塵埃氣團(tuán)構(gòu)建了更為準(zhǔn)確理論模型,輻射放射區(qū)域相對地球所成的角度僅有三億分之一度,且放射源具有對稱性。論文主要作者,Sara Issaoun 說:“這表明輻射可能是在一個(gè)氣盤中產(chǎn)生的,而不是通過射電流產(chǎn)生,若真是如此,人馬座 A 星將是眾多黑洞種類中的一個(gè)特例,但還有一種可能是人馬座 A 星的射電流正好正對著地球?!?/p>

        Sara Issaoun 的導(dǎo)師,拉德堡德大學(xué)的射電天文學(xué)教授 Heino Falcke 也認(rèn)為,射電源正對著地球的情況十分罕見,但目前確實(shí)不能排除這一可能。Falcke 表示,他曾認(rèn)為射電源正對地球的模型純屬理論,但最近 GRAVITY 團(tuán)隊(duì)用 ESO 觀測陣列對人馬座 A 星進(jìn)行觀測也得出了類似的結(jié)論。他說:“可能人馬座 A 星的射電源確實(shí)就正沖著地球,但若真是如此,我們就得換個(gè)角度研究它了?!?/p>

        超大質(zhì)量黑洞在星系中心地帶極為常見,并且可能是已知宇宙中最具能量的現(xiàn)象。現(xiàn)有理論認(rèn)為,被這些黑洞捕捉到的物質(zhì)會落入一個(gè)旋轉(zhuǎn)的盤狀區(qū)域,沿著兩束射流以相反的方向被撕開,在旋轉(zhuǎn)過程中逐漸加速至接近光速的速度,并向外放出大量輻射。然而,“被觀測到的人馬座 A 星輻射究竟是來自氣體還是射電流”仍是一個(gè)具有爭議的問題。

        人馬座 A 星是距地球最近的超大質(zhì)量黑洞,約為太陽的 400 萬倍。它在地球上所呈的觀測角角度小于一億分之一度,與從地球上看到的月球上的網(wǎng)球大小相對應(yīng),這對觀測用射電望遠(yuǎn)鏡的頻率提出了要求。天文學(xué)家們用超長基線干涉測量觀測技術(shù)(VLBI),通過調(diào)整射電望遠(yuǎn)鏡的頻率來實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。此次做出主要貢獻(xiàn)的 ALMA 觀測陣列于 2017 年 4 月加入全球毫米波 VLBI 觀測陣列(GMVA),因人馬座 A 星位于南部星域,因此與參與觀測的其他 12 臺觀測設(shè)施相比執(zhí)行了較多的觀測任務(wù)。天文學(xué)家們計(jì)劃將在不同波長上用射電望遠(yuǎn)鏡陣列對人馬座 A 星進(jìn)行進(jìn)一步觀測,以獲取更多有關(guān)該黑洞的信息來判斷其輻射信號的產(chǎn)生方式并對其進(jìn)行進(jìn)一步研究。(摘自美《深科技》)(編輯/華生)

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