一个超大质量黑洞及其喷流都在一张图片中

2022年5月，事件视界望远镜(EHT)团队发布了有史以来第一张M87中心黑洞的无线电图像。这是一个基于使用全球射电望远镜阵列进行的观测的惊人发现。最近，他们重新发布了一张更新、更清晰的黑洞“光环”图像。

现在，来自欧洲，韩国和中国的天文学家团队更进一步。本周，他们发布了这个怪物的另一个惊人视图，这一次，在略有不同的无线电发射范围内。它清楚地显示了超大质量黑洞，它的光环和著名的高速喷流之间的联系。

这张最新的图像是使用广泛的射电望远镜阵列制作的。它们包括全球毫米甚大基线阵列(GMVA)，阿塔卡马大型毫米阵列(ALMA)和格陵兰望远镜(GLT)。他们的综合观测显示了银河系核心周围区域非常小的细节。这是第一次将物体的所有三个主要部分都放在同一个图像中。

2018年进行的观测结果显示，该区域的无线电光发射波长比EHT图像更长。“在这个波长下，我们可以看到射流是如何从中央超大质量黑洞周围的发射环中出现的，”马克斯普朗克射电天文学研究所的托马斯克里奇鲍姆说。从M87流出的物质是天体物理喷流。它包含沿旋转轴高速流出的过热(电离)物质。

了解黑洞的大局

要了解最新图像中的结构，我们需要更多地了解它们。我们知道星系核心中的超大质量黑洞是非常强大的引力井。没有什么可以逃脱，因为它们几乎吸走了附近的一切。这些怪物的形成仍然不是很清楚。但是，我们可以观察他们对社区的所作所为。

在M87的情况下，有一个吸积盘将物质输送到黑洞中。另一方面，射流帮助一些材料逃逸。理解如此巨大的喷流是如何产生的是天文学中一个长期存在的问题。它可能是由于周围吸积盘内的某种活动而形成的。

喷流形成可能还涉及纠结的磁场。然而，天文学家仍然不清楚所有的细节。“我们知道喷流是从黑洞周围的区域喷射出来的，”中国上海天文台的Ru-SenLu说，“但我们仍然不完全了解这实际上是如何发生的。为了直接研究这一点，我们需要尽可能靠近黑洞观察喷流的起源。

新图像还显示了喷流的底部如何与旋转进入黑洞的物质盘相连。先前的观测显示了该圆盘和喷气机的不同视图。因此，这是第一次同时观察到这两个特征。“这张新图像通过同时显示黑洞和喷流周围的区域来完成图片，”来自韩国庆北国立大学和德国马克斯普朗克射电天文学研究所的团队成员Jae-YoungKim说。

探测环

围绕M87超大质量黑洞的光环是这项研究的另一个迷人部分。这实际上是一种视错觉。当物质绕行时，它被与其他物质的摩擦以及与磁场的相互作用所加热。这会导致它发光。黑洞的强大引力效应弯曲并捕获了一些光线。这就形成了一个看起来像戒指的东西。我们可以在M87黑洞的EHT图像中看到它。

对环的新观测是在2018年进行的，现在与一篇讨论科学的论文(下图)一起发布。与EHT图像相比，GMVA网络观察到的环的大小大约大50%。“为了了解更大更厚的环的物理起源，我们必须使用计算机模拟来测试不同的场景，”中央研究院的KeiichiAsada解释说。结果表明，新图像揭示了比EHT可以观察到的更多的落向黑洞的物质。

这种对喷流和黑洞的新观测是该系统的第一个下一代视图。未来的研究将继续将射电望远镜网络组合在一起。他们将继续探测黑洞和喷流之间的联系。“我们计划在不同的无线电波长下观察M87中心黑洞周围的区域，以进一步研究射流的发射，”马克斯普朗克射电天文学研究所的爱德华多罗斯指出。

使用该阵列和EHT同时进行观测将使团队能够解开超大质量黑洞附近发生的所有复杂动作。他们不仅会对喷气式飞机感兴趣，还会对喷气式飞机发射的吸积盘的物理和活动感兴趣。“未来几年将是令人兴奋的，因为我们将能够更多地了解宇宙中最神秘的地区之一附近发生的事情，”罗斯说。