最新一張影像展現了我們所在銀河系中心的超大品質黑洞周圍的極其強烈的磁場線分布。這張影像揭示了黑洞附近高溫瓦斯和物質是如何繞其運動的。更重要的是,它讓我們視覺化了銀河中心那極端物理環境中的奇觀。
我們銀河系的這個超大品質黑洞名為射手座A*,品質約為太陽的400萬倍。它在2022年首次被事件視界望遠鏡(EHT)成像。而在三年前,EHT還拍攝到了仙女座星系中心的一個更大品質(65億太陽品質)的超大黑洞。
任何東西甚至光都無法逃脫黑洞的視界半徑,所以這些影像實際上顯示的是黑洞的"影子"——黑洞所存在的那片區域空間。但黑洞周圍的環境則是另一回事了。那裏會釋放出橫跨從無線電波到X射線的各種明亮放射線。這些放射線是由環繞黑洞的高溫瓦斯和物質組成的吸積盤在加熱時散發出的。
其中一些光是偏振的——它們的波長以特定方式振蕩,從而揭示了肉眼難以覬覦的物理世界本質。在近日發表於【天體物理學快報】的兩篇論文中,事件視界望遠鏡團隊的科學家們公布了一張射手座A*黑洞的偏振成像,展現了黑洞周圍磁場的分布。
第一篇論文包括這一影像,以及團隊的觀測和數據概述;第二篇論文則解釋了該環狀結構的物理特征,以及解釋他們觀測到的理論模型。
"由於射手座A*一直在移動,拍攝它的照片是很困難的,要構造出非偏振的影像就很不容易了,"EHT成員、中央研究院天文物理研究人員鈕善舉說,"我們很慶幸偏振成像竟然是可能的。有些模型看起來過於混亂而無法構造出偏振成像,不過大自然終究沒有那麽殘酷。"
另一個著名的超大黑洞M87*在2021年也有兩篇論文發表於【天體物理學快報】,分別闡述了它噴射出的射流特征,以及M87*的偏振光成像,展現了它周圍的磁場線分布。
"現在有了兩個非常不同品質、存在於不同宿主星系的黑洞樣本,確定它們有何共同和差異點就很關鍵了,"拿坡里費德裏科二世大學天體物理學家、EHT成員德勞倫蒂斯說,"由於兩者都指向了強大的磁場存在,這暗示磁場或許是這類系統的一個普遍而根本的特征。兩者的一個相似之處可能是存在射流,但盡管我們在M87*中看到了一個非常明顯的射流,在射手座A*中我們還未發現。"
在未來10年裏,EHT希望能增加更多地面望遠鏡"節點",擴大頻譜覆蓋範圍。屆時或許就能揭示射手座A*是否存在尚未被觀測到的射流了。
關於黑洞的誕生和成長過程我們所知甚少,EHT正在首次直接窺視這些神秘而極端的天體。未來更多類似射手座A*和M87*的黑洞對比分析,或將闡明小型(雖然依然是超大品質級)黑洞和最大品質黑洞各自的獨特性質。
