人類首張黑洞照片公布一周年：我們甚至拍到了黑洞「打噴嚏」會拐彎
2023-04-01 09:49:47 1
一年前，2019年4月10日，視界望遠鏡小組發布了M87星系核心黑洞的第一張照片。現在，該小組從視界望遠鏡的數據中發現了關於遙遠類星體3C 279的新信息。他們觀察了類星體核心的超大質量黑洞發出的噴流，並將類似觀察的「圖像質量」提高到了鵝的水平。這項工作由馬克斯·普朗克射電天文學研究所(波恩馬克斯·普朗克射電天文學研究所)的宰-金英光領導。通過這項研究，他們最終能夠追溯到噴流的起點，該點靠近電磁波譜整個波段發生劇烈輻射變化的區域。
在第一張黑洞照片出版一周年之際，這項研究成果最近正式發表在《天文學和天體物理學》雜誌上。
事實上，自2017年4月以來，事件地平線望遠鏡團隊一直在從世界各地的觀測數據中不斷挖掘信息。觀察目標之一離我們有50億光年遠。它位於處女座，是一個叫做3C 279的類星體。選擇這個天體不僅是因為它非常明亮，還因為它的核心伴隨著閃爍。在其中心的巨大黑洞一直在大口大口地吞咽氣體。這個黑洞的質量相當於十億個太陽的質量。兩個看起來像消防水管的等離子射流從黑洞附近的吸積盤結構中爆發出來。這架噴氣式飛機速度如此之快，幾乎可以趕上光速。黑洞的巨大引力會吞噬物質並產生非常大的力，從而將等離子體加速到接近光速。
成為一名拍攝黑洞噴流照片的攝影師並不容易。為此，視界望遠鏡使用了一種特殊的技術:甚長基線幹涉測量法(VLBI)。簡而言之，它能讓分散在世界各地的望遠鏡互相連接，同時觀察同一個天體。通過這種技術，這些「小」鏡子形成了一個與地球大小相同的「大」望遠鏡。視界望遠鏡只能分辨角距只有20微角秒的天體。比方說，它就像一個站在月球上的人，在地球的火車站臺上可以看得很清楚，父親手裡拿著一個橘子。
事件地平線望遠鏡的「小型」望遠鏡收集的數據將被送到指定地點，如麻省理工學院的馬克斯·普朗克無線電研究所和乾草堆天文臺。在那裡，超級計算的機會正等著他們，打包他們，打包他們。這些打包的數據將由參加戰爭的專家進行仔細的校準和分析。這一系列的工作使得事件地平線望遠鏡小組的科學家們能夠提出最好的圖片質量的觀測照片，可以在地面上獲得。
對於3C 279觀測，視界望遠鏡甚至可以在一光年內捕捉到這個類星體的詳細特徵。當觀測達到這一精度時，天文學家可以追蹤噴流的方向，追蹤它到吸積盤的位置，甚至可以看到噴流和吸積盤在運動。最新發布的數據顯示，看起來像一條直線的噴流在其根部扭曲。這是意料之外的。當天文學家分析數據時，他們甚至在噴流和垂直圓盤表面的交界處看到了一些特徵，這可能是噴流開始的吸積盤的軸。這些照片中的細節每天都在變化。這些變化可能是由吸積盤的旋轉引起的。物質被撕裂，然後崩潰。數值模擬已經預測到了這一現象，但之前沒有人觀察過。
這篇論文的第一作者，馬普無線電研究所的金哲勇對這個結果很興奮，但同時他也有點困惑:我們都很清楚，每當我們打開一扇了解宇宙的新窗戶，我們就能發現一些我們以前不知道的東西。這一次，我們想探索噴射形成的地方，以最高的精度和最好的圖像質量拍攝一張照片，然後我們發現了一個垂直結構。就像你打開俄羅斯塔瓦，一層一層地打開它，結果是最裡面的塔瓦看起來特別和獨特(嘟著嘴，沒有塔瓦！).
Avery Broderick是一名天體物理學家，在圓的理論物理研究所工作。他這樣解釋道:對於3C 279研究來說，「事件地平線望遠鏡」革命性的分辨能力和用於分析這些觀測數據的全新計算方法的結合非常具有啟發性。最初我們只能觀察到一個單一的無線電「核心」(也許只有一個像素)，但現在我們可以把它分成兩個獨立的複合體。最重要的是，在像月球這樣小的尺度上(小於1光年)，它仍然可以移動，我們還可以看到3C 279噴氣式飛機以99.5%的光速飛行！
因為3C 279的噴射速度如此之快，似乎達到了光速的20倍。哈佛-史密森天體物理中心的博士後研究員多姆·佩斯解釋了這一現象:「這種奇怪的光幻覺是因為這些物質向我們跑來而產生的。當我們捕捉到它們發出的光時，它們看起來比自己還快。」這種意想不到的結構可能預示著衝擊波的存在，也可能是一種彎曲的旋轉射流。這也可以解釋為什麼它可以在高能帶，如伽馬射線帶被觀察到。
安東·森蘇斯是馬克斯·普朗克無線電研究所所長和視界望遠鏡委員會主席。他強調，這一成就是通過全球合作實現的。「去年我們發布了第一張黑洞陰影照片。現在，我們已經看到了3C 279噴氣式飛機形狀的意外變化。我們去年說過:這只是開始。ゥ
"視界望遠鏡陣列將繼續變得更強. "這是事件地平線望遠鏡的第一代負責人謝普·多勒曼的觀點。「對類星體的最新研究結果準確地表明，視界望遠鏡具有獨特的能力。它可以在許多科學問題上發揮作用。隨著我們在陣列中增加新的望遠鏡，陣列將變得越來越強大。我們的團隊已經開始開發下一代「事件地平線望遠鏡」陣列。下一代「事件地平線望遠鏡」將大大增強我們分析黑洞的能力，並使我們能夠製作第一個黑洞的視頻(mom)。ゥ；ж
按照慣例，事件地平線望遠鏡將在北半球的春天每年觀測一次事件。然而，由於全球範圍內新發肺炎疫情的爆發，原定於2020年3月和4月的觀察活動不得不取消。
當宣布取消這一輪觀測時，事件地平線望遠鏡項目副主任天文學家麥可·赫特總結道:「我們將全力以赴公布基於2017年數據的學術成果。我們還將深入分析2018年升級的「事件地平線望遠鏡」陣列的數據。我們期待著明年春天的觀測。隨著更多觀測站的增加，明年我們將使用由11個觀測站組成的擴大的「事件地平線望遠鏡」陣列進行觀測。ゥ
原件:金俊英，克裡什鮑姆，等:《〈天文與天體物理學〉中的「以20微弧度秒解析度對原型BL Azar 3C279的事件地平線望遠鏡成像》(2020年4月7日)
這篇文章是根據quatar3c279的核心目錄彙編的。
#背景材料
2019年4月10日，事件地平線望遠鏡團隊通過構建一個地球大小的虛擬望遠鏡，發布了第一張射電星系M87核心的黑洞照片。這是人類第一次有能力拍攝黑洞照片。在眾多國際投資的支持下，事件地平線望遠鏡已經將現有的望遠鏡與一個新系統連接起來——一個迄今為止解析度最高的新設備誕生了。
構成事件地平線望遠鏡的望遠鏡成員包括:阿塔卡馬大型毫米波望遠鏡(陣列)、阿塔卡馬探路者實驗陣列、綠色海岸望遠鏡(從2018年開始)、毫米波無線電研究所30米望遠鏡、毫米波無線電研究所擴展毫米波陣列(預計在2021年加入)、基特峰望遠鏡(預計在2021年加入)、詹姆斯·克拉克·麥克斯韋望遠鏡(亞毫米波)、大型毫米波望遠鏡、亞毫米波陣列(美國)、亞毫米波望遠鏡(美國)和南極望遠鏡。
編輯:NKXXX
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