最新一张图像展现了我们所在银河系中心的超大质量黑洞周围的极其强烈的磁场线分布。这张图像揭示了黑洞附近高温气体和物质是如何绕其运动的。更重要的是,它让我们可视化了银河中心那极端物理环境中的奇观。
我们银河系的这个超大质量黑洞名为射手座A*,质量约为太阳的400万倍。它在2022年首次被事件视界望远镜(EHT)成像。而在三年前,EHT还拍摄到了仙女座星系中心的一个更大质量(65亿太阳质量)的超大黑洞。
任何东西甚至光都无法逃脱黑洞的视界半径,所以这些图像实际上显示的是黑洞的"影子"——黑洞所存在的那片区域空间。但黑洞周围的环境则是另一回事了。那里会释放出横跨从无线电波到X射线的各种明亮辐射。这些辐射是由环绕黑洞的高温气体和物质组成的吸积盘在加热时散发出的。
其中一些光是偏振的——它们的波长以特定方式振荡,从而揭示了肉眼难以觊觎的物理世界本质。在近日发表于【天体物理学快报】的两篇论文中,事件视界望远镜团队的科学家们公布了一张射手座A*黑洞的偏振成像,展现了黑洞周围磁场的分布。
第一篇论文包括这一图像,以及团队的观测和数据概述;第二篇论文则解释了该环状结构的物理特征,以及解释他们观测到的理论模型。
"由于射手座A*一直在移动,拍摄它的照片是很困难的,要构造出非偏振的图像就很不容易了,"EHT成员、中央研究院天文物理研究人员钮善举说,"我们很庆幸偏振成像竟然是可能的。有些模型看起来过于混乱而无法构造出偏振成像,不过大自然终究没有那么残酷。"
另一个著名的超大黑洞M87*在2021年也有两篇论文发表于【天体物理学快报】,分别阐述了它喷射出的射流特征,以及M87*的偏振光成像,展现了它周围的磁场线分布。
"现在有了两个非常不同质量、存在于不同宿主星系的黑洞样本,确定它们有何共同和差异点就很关键了,"那不勒斯费德里科二世大学天体物理学家、EHT成员德劳伦蒂斯说,"由于两者都指向了强大的磁场存在,这暗示磁场或许是这类系统的一个普遍而根本的特征。两者的一个相似之处可能是存在射流,但尽管我们在M87*中看到了一个非常明显的射流,在射手座A*中我们还未发现。"
在未来10年里,EHT希望能增加更多地面望远镜"节点",扩大频谱覆盖范围。届时或许就能揭示射手座A*是否存在尚未被观测到的射流了。
关于黑洞的诞生和成长过程我们所知甚少,EHT正在首次直接窥视这些神秘而极端的天体。未来更多类似射手座A*和M87*的黑洞对比分析,或将阐明小型(虽然依然是超大质量级)黑洞和最大质量黑洞各自的独特性质。
