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令人驚嘆的影像揭示了銀河系黑洞的磁性指紋

2024-03-28科學

圍繞銀河系超大品質黑洞人馬座A*旋轉的磁場,現在已經被扭曲的光所揭示出來。

一組科學家在人馬座A*(Sgr A*)陰影的壯觀直接影像中,探測並測量了偏振的影響。有趣的是,它揭示了一個磁場結構,類似於唯一一個直接成像的超大品質黑洞陰影 —— M87*。

哈佛和史密森天體物理中心的天體物理學家莎拉·伊薩翁(Sara Issaoun)說:「我們現在看到的是,在銀河系中心的黑洞附近存在著強大的、扭曲的、有組織的磁場。」

「Sgr A*具有與更大、更強大的M87*黑洞驚人相似的極化結構,我們已經了解到,強大有序的磁場對黑洞如何與周圍的瓦斯和物質交互作用至關重要。」

拍攝黑洞的照片不是一件小事,事件視界望遠鏡(EHT)合作計畫多年來一直在收集數據,並將其處理成Sgr A *和M87*的影像。

但他們的努力並不止於此:下一步是解釋這些數據,以弄清楚超大品質黑洞是如何工作的。

一種方法是觀察光的振蕩是如何被黑洞的環境所定向或極化的。沿著強磁場線加速的電子會發出被稱為「同步放射線」的光。讀取這個光譜的偏振,可以揭示磁力線的強度和方向。

哈佛大學和史密森尼天體物理中心的天體物理學家安吉洛·裏卡爾特(Angelo Ricarte)說:「透過對黑洞附近灼熱瓦斯發出的偏振光進行成像,我們可以直接推斷出磁場的結構和強度,這些磁場引導著黑洞賴以生存和噴射的瓦斯和物質的流動。」

「偏振光教會了我們很多關於天體物理學的知識,瓦斯的特性,以及黑洞進食時發生的機制。」

探測Sgr A*磁場的工作分為兩部份。第一步是探測使用8個不同望遠鏡觀測到的光的偏振,其中包括強大的阿塔卡馬大型公釐/亞公釐陣列 —— 世界上用來產生黑洞初始影像的天文台之一。

一旦訊號從數據中梳理出來,科學家們需要弄清楚它的含義 —— 繪制磁場本身。

結果顯示,在Sgr A*周圍有一個強大的磁場,並穿過環繞它的發光塵埃雲。這個磁場與M87*周圍的磁場非常相似,M87*是世界上第一個看到的超大品質黑洞陰影。

這很有趣,因為兩者之間有一些非常顯著的差異。Sgr A*的品質大約是太陽的430萬倍,而且一點也不活躍。M87*的品質大約是太陽的65億倍,而且確實非常活躍。在它們周圍的空間中看到不同的動態並不令人驚訝;但我們現在卻看到了驚人的相似之處。

這表明黑洞周圍的物理性質相當好,這為我們提供了一個新的工具來解釋它們未來的行為,並提出了需要尋找的特征。

義大利拿坡里費德裏科二世大學的物理學家 Mariafelicia De Laurentis 說:「有了兩個黑洞的樣本(它們的品質非常不同,宿主星系也非常不同),確定它們的一致和不一致是很重要的。」

由於這兩個黑洞都指向強磁場,這表明這可能是這類系統的普遍特征,也可能是基本特征。這兩個黑洞之間的相似之處之一可能是噴流,盡管我們在M87*上拍攝了一個非常明顯的噴流影像,但我們還沒有在SgrA*中找到。

我們只能繼續找下去了。

這項研究發表在【天體物理學雜誌通訊】上的兩篇論文中。

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