天文学家揭示了银河系中心黑洞边缘的螺旋

事件视界望远镜(EHT) 合作组织于2022 年发布了第一张银河系黑洞图像，以新的角度观察银河系中心的大质量天体- 它在偏振光下的样子。天文学家第一次能够测量极化，这是人马座A* 边缘附近磁场的特征。该图像显示了银河系黑洞的偏振光。这条线代表与黑洞阴影周围的磁场相关的偏振方向。来源：uux.cn/EHT 合作

根据艾米·C·奥利弗(Amy C. Oliver) 的说法：来自哈佛大学和史密森天体物理中心(CfA) 的科学家参与的事件视界望远镜(EHT) 合作的新图像显示了超大质量黑洞人马座A*(Sgr A*) 具有强大的、有组织的磁力由边缘螺旋产生的场。

首次在偏振光下观察潜伏在星系中心的怪物的新视角，揭示了与星系M87 中心黑洞的磁场结构惊人的相似性，这表明强磁场可能是所有黑洞共有的。这些相似之处也表明Sgr a* 中存在隐藏的喷气式飞机。

该研究发表于《天体物理杂志快报》。

2022 年，科学家发布了人马座A* 的第一张图像，该黑洞距离地球约27,000 光年，揭示了银河系的超大质量黑洞比M87 小1,000 多倍，但质量也超过一光年。年。虽然比M87小1000倍，但外形却十分相似。

这让科学家们怀疑，除了外表之外，两人是否还有其他共同点。为了找到答案，研究小组决定在偏振光下研究Sgr A*。之前对M87* 周围光的研究表明，黑洞巨星周围的磁场可以向周围环境发射强大的物质射流。基于这项研究，新图像表明Sgr A* 可能也是如此。

“我们现在看到的是银河系中心黑洞附近有一个强大的、扭曲的、有组织的磁场，”CfA NASA 哈勃研究员爱因斯坦研究员、史密森天体物理天文台天体物理学家萨拉·伊萨翁(Sara Issaoun) 说。 的

“Sgr A* 与更大、更强大的M87* 黑洞具有非常相似的极化结构，我们了解到，其强大、规则的磁场对于黑洞如何与周围的气体和物质相互作用至关重要。”

左边，位于星系中心的超大质量黑洞人马座A* 在偏振光下可见，可见线指示相对于黑洞阴影周围磁场的偏振方向。在其中心，SOFIA 捕获来自银河系中心的偏振发射。在右后方，普朗克合作组织绘制了银河系尘埃的偏振发射图。来源：uux.cn/S.Issaoun，EHT合作

光是一种振动或移动的电磁波，使我们能够看到物体。有时光会沿所需方向振荡，这称为“偏振”。偏振光围绕着我们，但对于人眼来说，它与“正常”光无法区分。

在这些黑洞周围的等离子体中，围绕磁场线旋转的粒子产生垂直于磁场的极化图案。这使天文学家能够更加清晰地了解黑洞区域中发生的情况，并能够绘制磁场线。

哈佛大学黑洞计划研究员兼项目联合负责人Angelo Ricarte 表示：“通过对黑洞附近热释光气体的偏振进行成像，我们可以直接推断出穿过气体和物质流的磁场。” ，“ 他说。 “黑洞被馈送和发射的结构和强度。”“极化让我们更多地了解天体物理学、气体的特性以及黑洞馈送时发生的机制。”

但用偏振光对黑洞成像并不像戴偏振太阳镜那么容易。特别是Sgr a* 变化如此之快，以至于不可能停下来拍照。与以前用于捕获更可靠目标M87* 的工具相比，对超大质量黑洞进行成像需要更复杂的工具。

SAO 天体物理学家、CfA 博士后研究员Paul Tiede 表示：“能够拍摄Sgr a* 的偏振图像确实令人兴奋。第一张图像将需要几个月的时间进行广泛的分析，以了解其动态特性并揭示其平均值。 “我被抓住了，”他说。结构。”

“制作偏振图像对黑洞周围的磁场动力学提出了额外的挑战。我们的模型经常预测高度湍流的磁场，这使得构建偏振图像变得极其困难。幸运的是，我们的黑洞要平静得多，使得第一张图像成为可能。 ”

科学家们很高兴能够使用偏振光获得这两个超大质量黑洞的图像。这是因为图像和随附的数据提供了一种比较和对比不同大小和质量的黑洞的新方法。随着技术的进步，这些图像可能会揭示更多有关黑洞的秘密及其异同。

这张在偏振光下可见的超大质量黑洞M87* 和人马座A* 的并排图像向科学家表明，这些黑洞具有相似的磁场结构。这很重要，因为它表明控制黑洞如何供给和发射喷流的物理过程可能是超大质量黑洞的一般特征。来源：uux.cn/EHT 合作

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校博士后研究员Michi Baubck 表示： “M87* 和Sgr A* 在一些重要方面有所不同。M87* 更大，以更快的速度从周围环境中拉出物质。因此，我们预计它的磁场看起来也会非常不同。但在这种情况下，它们“它们非常相似，这可能意味着这种结构是所有黑洞所共有的。”

“更好地了解黑洞附近的磁场可以帮助回答几个悬而未决的问题，从喷流如何形成和发射到红外和X 射线中可见的明亮耀斑的能量。”

自2017 年以来，EHT 已进行了多次观测，并计划于2024 年4 月再次观测Sgr A*。随着EHT 引入新的望远镜、更宽的带宽和新的观测频率，图像每年都在改进。未来十年扩大该计划将使人马座A* 的高清电影成为可能，有可能揭示隐藏的喷流，并使天文学家能够观察其他黑洞中类似的偏振特性。与此同时，将EHT 扩展到太空可以提供比以往更清晰的黑洞图像。

CfA 正在领导多项关键举措，以在未来十年显着提高EHT。下一代EHT (ngEHT) 项目正在对EHT 进行创新升级，旨在将多个新型射电碟形天线上线，实现同时多色观测并提高阵列的整体灵敏度。

ngEHT 的扩展将使该阵列能够在事件视界尺度上对超大质量黑洞进行实时成像。该影片解决了事件视界附近的详细结构和动力学问题，重点关注广义相对论预测的“同弹性”引力特性，以及吸积和相对论射流发射的相互作用，形成宇宙的大规模结构。

与此同时，黑洞探索者(BHEX) 任务概念将把EHT 延伸到太空，产生天文学史上最清晰的图像。 BHEX 可以探测并成像“光子环”——，这是由黑洞周围强大的透镜发射形成的尖锐环特征。

黑洞的特性印在其光子环的大小和形状上，揭示了数十个黑洞的质量和自旋，从而展示了这些奇怪的物体如何生长并与其宿主星系相互作用。