科學家在超大質量黑洞附近觀察到磁結構

2021年09月26日07:06

  本文來自cnBeta。

  科學家對最接近星系Messier 87(M87)中心的超大質量黑洞的一個新視圖的分析顯示了靠近黑洞的磁場的重要細節,並暗示了強大的物質噴流如何在該區域產生。

  一個國際天文學家團隊使用事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope)測量了黑洞周圍稱為極化的磁場特徵。偏振是光和無線電波中電場的方向,它可以表明磁場的存在和排列。事件視界望遠鏡是一個由八個射電望遠鏡組成的集合,包括智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)。

  EHT偏振測量工作組協調員、荷蘭拉德堡德大學副教授Monika Mościbrodzka說:“我們現在看到了下一個關鍵證據,以瞭解黑洞周圍的磁場是如何表現的,以及這個非常緊湊的空間區域的活動如何能夠驅動強大的噴流。”

  用EHT和ALMA拍攝的新圖像使科學家能夠繪製M87黑洞邊緣附近的磁場線。這個黑洞也是有史以來第一次被成像--由EHT在2019年拍攝。那張圖像顯示了一個明亮的環狀結構,中間有一個黑暗的區域--黑洞的陰影。最新的圖像是解釋距離地球5000萬光年的M87如何從其核心發射高能射流的一個關鍵。

  位於M87中心的黑洞的質量是太陽的60多億倍。被吸入的物質形成了一個旋轉的圓盤--稱為吸積盤--緊緊圍繞著黑洞運行。盤中的大部分物質落入黑洞中,但周圍的一些粒子卻逃了出來,以近乎光速的速度噴射到太空中。

  美國普林斯頓理論科學中心和普林斯頓引力計劃的NASA哈勃研究員Andrew Chael說:“新發表的偏振圖像是理解磁場如何讓黑洞‘吞噬’物質併發射強大噴流的關鍵。”

  科學家們將顯示黑洞外磁場結構的新圖像與基於不同理論模型的計算機模擬進行了比較。他們發現,只有以強磁化氣體為特徵的模型才能解釋他們在事件視界望遠鏡中看到的情況。

  “觀察結果表明,黑洞邊緣的磁場足夠強大,可以反推熱氣體,幫助它抵抗重力的拉扯。”科羅拉多大學博爾德分校副教授、EHT理論工作組協調員Jason Dexter解釋說:“只有滑過磁場的氣體才能向內旋轉到事件視界。”

  為了進行新的觀測,科學家們將世界各地的八個望遠鏡--包括ALMA--連接起來,以創建一個虛擬的地球大小的望遠鏡,即EHT。該計劃將望遠鏡的角解像度提升至足以觀測事件視界尺度結構的程度。這種解像度使研究小組能夠直接觀察到黑洞的陰影和它周圍的光環,新的圖像清楚地顯示出該光環被磁化。這些結果發表在EHT合作的《天體物理學雜誌通訊》的兩篇論文中。這項研究涉及來自全球多個組織和大學的300多名研究人員。

  第三篇論文也發表在《天體物理學雜誌快報》的同一捲上,基於來自ALMA的數據,由荷蘭拉德堡德大學和萊頓天文台的科學家Ciriaco Goddi領導。

  Goddi說:“來自EHT和ALMA的綜合信息使科學家們能夠研究從事件視界附近到遠遠超出星系核心的磁場的作用,沿著其強大的噴流延伸數千光年。”

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