银河系中心黑洞的第一张照片,本文带你了解发现的过程
?本文翻譯自以下兩篇文章:
EHT《Astronomers reveal first image of the black hole at the heart of our galaxy》
Mashable《Behold the Milky Way's supermassive black hole in first-ever photo》
圖片注釋:該圖像由一個名為 Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration 的全球研究團隊使用來自全球射電望遠鏡網絡的觀測結果制作。
天文學家終于看到了銀河系的中心,揭開了一個巨大的黑洞的面紗,這是一個距離地球 26,000 光年的天體漩渦,否則應該隱藏在視線之外。
2022年5月12日 周四,一個國際研究小組發布了被稱為人馬座 A*(Sgr A*,發音為“sadge-ay-star”)的超大質量黑洞的快照,通過來自世界各地的八個相連的無線電天線的力量進行監視,這些天線共同可以穿透外層空間的黑暗塵埃,盡管黑洞在定義上是看不見的,光不能以足夠快的速度傳播以逃離它們的魔爪,但人馬座 A* 以黑色陰影的形式出現,周圍環繞著明亮的氣體和碎片旋轉的陰影。
這張照片顯示了一個讓人聯想到日食的深空區域,一個黑色的圓圈,周圍環繞著一圈耀眼的紅橙色絨毛,圖像被著色,以便人眼可以感知它。
直到三年前,對黑洞的任何描述都只是藝術家對旋轉的時空彎曲現象可能是什么樣子的解釋或計算機模型,在故事頂部的照片中看到的這個物體是真正的模樣,每個像素都代表著一項艱巨的努力:來自全球 80 個機構的數百名科學家共同努力收集、處理和拼湊無線電數據的片段。
這一突破還發表在科學雜志《天體物理學雜志快報》上,Event Horizon Telescope的發言人是由300 名從事這項壯舉工作的科學家組成的國際合作組織,他們在至少七個國家/地區同時召開新聞發布會以分享新聞,其中包括在美國華盛頓特區的國家新聞俱樂部舉行的新聞發布會。
圖片注釋:第一張黑洞的直接圖像!M87星系中的超大質量黑洞——質量是太陽的65億倍
人馬座 A*的圖像,發音為“人馬座 A 星”,是一項具有里程碑意義的成就,這是科學家們第二次克服隱形障礙瞥見黑洞,第一張照片于 2019 年 4 月曝光,展示了位于Messier 87 星系中心的黑洞,盡管它距離我們約 5300 萬光年,但它的大小更容易被捕獲,天文學家說,這個被稱為 M87* 的黑洞與地球的八行星太陽系一樣大。
圖片注釋:南極望遠鏡是與事件視界望遠鏡陣列相連的無線電天線之一,用于產生黑洞圖像
射手座 A* 要小得多,直徑約 2700 萬英里,但絕不是小聲,科學家估計它的質量是太陽的 400 萬倍,為了使一個難以掌握的數字更加深不可測,想象一下:太陽的質量等于 333,000 個地球。
如果 M87* 提供了黑洞不是科幻小說的證據,那么人馬座 A* 就是數十年來不斷增加的觀測科學的證明。在第一張黑洞照片出現之前,科學家們通過檢測它對附近恒星和氣體的影響來推斷空間中存在一個黑洞,阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)的廣義相對論在一個多世紀前就預言了黑洞,以及宇宙學家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking),他的大部分職業生涯都致力于數學證明黑洞的存在,他們都是為周四的發現鋪平道路的眾多人物之一。
為了收集處理圖像所需的大量數據,事件視界望遠鏡使用了一種稱為超長基線干涉測量法的技術,該技術可以同步世界各地的天文臺,并利用地球的自轉來形成一個虛擬的行星大小的望遠鏡,據該組織稱,這些儀器一起能夠以與從巴黎閱讀紐約報紙所需的力量相媲美的視力觀察天空。
圖片注釋:事件視界望遠鏡主任 Sheperd Doeleman 于 2019 年 4 月 10 日在華盛頓特區的國家新聞俱樂部舉行的國家科學基金會組織的新聞發布會上展示了黑洞的第一張照片
在 2019 年宣布黑洞時,Event Horizon Telescope 的合作者表示,他們也曾試圖創建這個超大質量黑洞的圖像,但該團隊未能獲得清晰的圖像,作為宇宙中研究最多的超大質量黑洞之一,這讓許多渴望凝視銀河系肚臍的天體物理學家感到失望。
“作為宇宙中研究最多的超大質量黑洞之一,這讓許多渴望凝視銀河系肚臍的天體物理學家感到失望。”
黑洞是外太空中最難以捉摸的東西,最常見的一種,稱為恒星黑洞,通常被認為是一顆巨大的恒星在超新星爆炸中死亡的結果,然后,恒星的物質會自行坍縮,凝聚成一個相對較小的區域。
但是,質量比太陽大幾百萬到幾十億倍的超大質量黑洞是如何形成的,比典型的恒星黑洞還要神秘,許多天體物理學家和宇宙學家認為,這些龐然大物潛伏在幾乎所有星系的中心,哈勃太空望遠鏡最近的觀測結果支持了超大質量黑洞起源于星暴星系的塵埃核心的理論,新恒星在這里迅速產生,但科學家們仍在努力解決這個問題。
黑洞沒有表面,就像在行星或恒星上一樣,相反,它們有一個稱為“事件視界”的邊界,這是一個不歸路,如果有任何東西俯沖得太近,它就會掉進去,永遠無法逃脫洞的引力。
銀河系中心黑洞圖像的制作
事件視界望遠鏡 (EHT) 合作通過結合從 EHT 觀測中提取的圖像,創建了我們銀河系中心的超大質量黑洞的單個圖像(頂部框架),稱為人馬座 A*(或簡稱 Sgr A*)。
主圖像是通過將使用不同計算方法創建的數千張圖像平均在一起生成的——所有這些圖像都準確地擬合了 EHT 數據,該平均圖像保留了在不同圖像中更常見的特征,并抑制了不常出現的特征。
圖像也可以根據相似的特征分為四組,四個集群中每一個集群的平均代表性圖像顯示在底行中,其中三個星團顯示出環形結構,但在環周圍具有不同分布的亮度,第四個集群包含的圖像也符合數據但不呈環狀。
條形圖顯示了屬于每個集群的圖像的相對數量,前三個集群中的每一個都有數千張圖像,而第四個也是最小的集群只包含數百張圖像,條形的高度表示每個聚類對頂部平均圖像的相對“權重”或貢獻。
筆記
[1] 在 2017 年 4 月進行觀測時,參與 EHT 的各個望遠鏡包括:阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列 (ALMA)、阿塔卡馬探路者實驗 (APEX)、IRAM 30 米望遠鏡、詹姆斯Clerk Maxwell 望遠鏡 (JCMT)、大毫米望遠鏡 Alfonso Serrano (LMT)、亞毫米陣列 (SMA)、UArizona 亞毫米望遠鏡 (SMT)、南極望遠鏡 (SPT)。從那時起,EHT 將格陵蘭望遠鏡 (GLT)、北部擴展毫米陣列 (NOEMA) 和位于基特峰的 UArizona 12 米望遠鏡添加到其網絡中。
ALMA是歐洲南方天文臺 (ESO;歐洲,代表其成員國)、美國國家科學基金會 (NSF) 和日本國立自然科學研究所 (NINS) 以及國家研究委員會(加拿大)、科學技術部(MOST;臺灣)、中央研究院天文與天體物理研究所(ASIAA;臺灣)和韓國天文與空間科學研究所(KASI;大韓民國),與智利共和國合作。聯合 ALMA 天文臺由 ESO、聯合大學公司/國家射電天文臺 (AUI/NRAO) 和日本國家天文臺 (NAOJ) 運營。頂尖,由馬克斯普朗克射電天文研究所(德國)、昂薩拉空間天文臺(瑞典)和 ESO 合作,由 ESO 運營。30 米望遠鏡由IRAM 運營(IRAM 合作伙伴組織是 MPG(德國)、CNRS(法國)和 IGN(西班牙))。JCMT由東亞天文臺代表中國科學院天文大科學中心、NAOJ 、ASIAA、KASI、泰國國家天文研究所以及英國和加拿大的組織運營。LMT由 INAOE 和 UMass 運營,SMA由天體物理中心運營 | 哈佛和史密森尼和 ASIAA 和 UArizona SMT 由亞利桑那大學運營。SPT由芝加哥大學使用亞利桑那大學提供的專用 EHT 儀器進行操作。
格陵蘭望遠鏡 ( GLT ) 由 ASIAA 和史密森尼天體物理天文臺 (SAO) 運營。GLT 是 ALMA-Taiwan 項目的一部分,并得到了中央研究院 (AS) 和 MOST 的部分支持。NOEMA由 IRAM 運營,位于基特峰的 UArizona 12 米望遠鏡由亞利桑那大學運營。
[2] 黑洞是我們所知道的唯一質量隨大小變化的天體。一個比另一個小一千倍的黑洞的質量也小一千倍。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的银河系中心黑洞的第一张照片,本文带你了解发现的过程的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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