b体育黑洞全景来了：中国学者领衔，全球联手—新闻—科学网 来源：B企业 发表时间: 2024-08-26

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人类汗青上拍摄的首张黑洞照片。EHT互助构造供图

上面这个“甜甜圈”许多人都认识。它是人类汗青上拍到的第一个黑洞。该黑洞位在间隔地球5500万光年外的M87星系中央，是今朝宇宙中所知品质最年夜的黑洞之一，约莫65亿倍太阳品质。2017年，事务视界千里镜(EHT)的射电千里镜，拍摄到了它的“特写”。

近来，由中国粹者、中国科学院上海天文台研究员路如森带领的国际研究团队，换了个频道看M87黑洞，初次拍到了M87的黑洞全景。照片里，不只有“甜甜圈”，还能看到从“甜甜圈”向远处延展的“尾巴”，即黑洞的喷流。

作为EHT照片的拓展，新照片初次揭示出了黑洞以及它周围情况的瓜葛。4月26日，相干结果揭晓在《天然》。

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M87黑洞全景。上海天文台供图

“甜甜圈”长了尾巴、发了胖

黑洞，是一个引力极强的时空区域，包孕光于内的任何工具都没法逃逸。它可以“吃失”接近它的一切。

这次，天文学家用3.5毫米波段开展了新不雅测。他们拍摄到的黑洞照片中，依然可以清楚地看到“甜甜圈”——黑洞周缭绕转着热气体，这些气体于不停地发出辐射，造成亮环。与此同时，黑洞四周被“吐出”的气体也被拍到，“甜甜圈”长出了尾巴。

“之前咱们曾经于零丁的图象中别离看到过黑洞以及喷流，但此刻咱们于一个新的波段拍摄了黑洞以及喷流的全景图。”论文第一作者路如森告诉《中国科学报》。

“咱们可以看到喷流是怎样从中心超年夜品质黑洞周围的环状布局中呈现的，并且咱们也能够于另外一个波段丈量黑洞周围环状布局的直径。”马普射电天文研究所的Thomas Krichbaum说。

经由过程这张全景图，天文学家们得到了一些关在黑洞的新熟悉。

他们发明“甜甜圈”比以前“胖”了。“本次不雅测的不雅测波长是3.5毫米，而EHT的不雅测波长是1.3毫米，咱们看到的环状布局变患上更年夜、更厚。这注解于新的图象中可以看到落入黑洞的物资孕育发生了分外的辐射。这也使患上咱们可以或许更周全地相识黑洞周围的物理历程。”路如森说。

他们还发明黑洞不是“很饿”。“它耗损物资的速率很低，只将此中一小部门转化为辐射。因而，为明晰解这个更年夜、更厚的环的物理来历，咱们不能不使用计较机模仿来测试差别的环境。终极咱们患上出结论，亮环更年夜、更厚与吸积流有关。”中国台湾地域“中研院”天文以及天体物理研究所的Keiichi Asada说。

此外，从数据中，他们还看到了一些“使人惊奇的工作”。日本国立天文台的Kazuhiro Hada说：“于接近黑洞的内部区域，辐射的宽度也比咱们预期的要宽。这可能象征着黑洞周围不单单有气体落入，也可能有一股‘风’吹出来，形成黑洞周围的湍流以及杂乱。”

不外，路如森暗示，只管发明了许多新征象，但“星系中心的超年夜品质黑洞是怎样造成的，仍是未解之谜”。

只管另有许多问题没法获得回覆，但论文的两位审稿人都赐与高度评价。一名审稿人指出：“该研究具备独创性、主题性，体现力强，可以惹起人们的遍及乐趣，值患上于《天然》杂志上揭晓。”另外一位审稿人评价：“这项事情是实时的，是于理解勾当星系核喷流的造成以及准直方面迈出的主要一步。”

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这次研究结果示用意。上海天文台供图

黑洞照片的暗地里

这次研究由中国粹者路如森领衔，成员来自17个国度以及地域、64家研究单元，总计121位。拍摄动用了全世界16台射电千里镜，配合构成了一台口径等效在地球直径的千里镜。

16台射电千里镜包孕全世界毫米波阵的14台千里镜，位在智利的阿塔卡马年夜型毫米波/亚毫米波阵列，和位在格陵兰岛的格陵兰千里镜。

黑洞新照片实在于5年前的2018年4月14日至15日就已经经拍好，可是直至今日才正式发布。

“于开端处置惩罚数据后，咱们从数据中留意到了史无前例的新特性。以后用了5年时间，颠末繁杂的数据处置惩罚以及成图历程，重复验证以及确认成果，才终极发布。”路如森说。

于将“生数据”处置惩罚成“熟数据”历程中，他们先后做了四次甚长基线干预干与丈量技能阐发中的“互b����相干处置惩罚”和响应的“相干后处置惩罚”阐发。“各人降服了来往返回返工的煎熬，获得了最靠得住的‘熟数据’。”路如森说。

从“熟数据”重修不雅测图象的历程中，研究团队也碰到了史无前例的应战。“这是一张视场很年夜的图象，图象内里包罗着很多身分，且这些身分的亮度差异很年夜。经由过程会聚遍布全世界各地的很多互助者的经验，颠末各类测验考试以及重复验证，咱们才降服这些坚苦。”路如森说。

要拍“彩照”，还要拍“影戏”

路如森以及他领衔的国际研究团队，已经经想好了下一步方针：与EHT一路给黑洞拍摄“彩色照片”。

所谓“彩色”就是于差别的不雅测波长上给黑洞照相。“进一步的不雅测以及强盛的千里镜阵列将继承揭开它的神秘面纱。”韩国天文以及空间科学研究所的Jongho Park说，“将来毫米波不雅测将研究M87黑洞的时间蜕变，而且将经由过程联合差别颜色的‘射电光’的图象来得到M87中央黑洞区域的多色视图。”

于上海天文台台长、研究员沈志强看来，将来很是使人期待。“这次揭示的3.5毫米波长图象代表了当前的最新成绩，但为了展现M87中心超年夜品质黑洞及其相对于论性喷流的造成、加快、准直流传的物理机制之谜，咱们需要拍摄更多色的高品质图象，包孕于0.8毫米或者更短的亚毫米波波长的黑洞照片，和于长至7.0毫米波长的黑洞以及喷流的全景图象。”沈志强说。

“因为差别波长的电磁辐射展现了黑洞四周差别的物理历程，比拟在‘单色黑洞’，‘彩色黑洞’将带给咱们更多信息，帮忙咱们更好的理解黑洞自己，和它以及周围情况的瓜葛。”路如森说。

路如森另有一个更远的方针：给黑洞拍“影戏”。

“黑洞其实不是静止的，它时时刻刻都于以及周围情况彼此作用，是以差别时刻看它，它是纷歧样的。拍摄‘动态黑洞’将要求咱们于空间维度上再解锁时间维度，以便全方位地不雅测以及理解黑洞。”路如森说。

对于在5500万光年外的M87星系来讲，黑洞图象的变迁速率迟缓，需要经由过程永劫间监测才气拍出它的变迁。“EHT于已往几年举行了屡次的持续成像不雅测，将来五年也有连续的不雅测规划。这些不雅测数据将出现M87黑洞于10年时间跨度上的影戏。”路如森说。

对于在人类所居的星河系中心的银心黑洞，今朝，EHT的千里镜漫衍，还有余以实现“快拍模式”的动态摄影，“丢帧”问题严峻。但路如森对于将来连结乐不雅：“跟着更多千里镜的插手，人类将能到达所需的时间分辩率，并终极拍出‘黑洞影戏’。”

相干论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05843-w

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