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天文學家再一次拍攝到黑洞照片,距離1200萬光年,愛因斯坦又對了

根據《自然天文》(Nature Astronomy)雜誌刊載的一項新研究, 通過事件視界望遠鏡(EHT), 天文學家拍攝到了半人馬座A星系中心的超大質量黑洞噴流, 距離我們1200萬光年, 這又一次直接證實了愛因斯坦的廣義相對論。

1915年, 愛因斯坦創立了一種全新的引力理論——廣義相對論, 他用時空彎曲來描述引力效應。 該理論的核心是引力場方程, 但它是極其複雜的二階非線性偏微分方程組, 由10條方程構成, 想要求出精確解極度困難。

1916年, 經過對方程進行充分簡化之後, 第一個精確解被求出來。 根據這個解的預言, 如果把一個物體壓縮到足夠小的程度, 它就會坍縮成奇點, 並將其周圍的空間彎曲到極致的程度, 讓光也無法逃脫, 這就是黑洞。

根據計算, 宇宙中質量超過太陽20倍的恒星, 經過超新星爆發後, 留下3倍太陽質量以上的核心部分, 它最終可以坍縮成黑洞。 但由於黑洞是絕對黑的狀態, 可以把光吞噬掉, 想要直接看到黑洞本身是不可能的。

不過, 很多證據表明, 黑洞是存在的, 一些恒星正在繞著看不見的緻密天體運動, 其運行軌跡符合廣義相對論的預言。 在2015年, 天文學家第一次接收到了來自13億光年外的引力波, 這被證實是由兩個黑洞的直接碰撞所產生的。

恒星級黑洞的個頭很小, 對於一個3倍太陽質量的黑洞, 其半徑僅為8.9公里。 不過, 在星系的中心, 往往都會存在一個極其巨大的黑洞——超大質量黑洞, 例如, 在距離我們太陽系2.6萬光年的銀河系中心, 有一個質量為太陽430萬倍的超大質量黑洞(人馬座A*)。

超大質量黑洞本身也是不可見的, 但它們在吞噬物質時, 其強大的引力會迫使物質在其周圍快速繞行, 發出強烈的電磁波, 形成可見的吸積盤。 由於星系中心的物質密度更高, 所以超大質量黑洞一般都比較活躍, 能夠源源不斷地吞噬物質。

通過拍攝超大質量黑洞周圍的吸積盤, 就能顯示出沒有光的陰影, 從而直接證實黑洞的存在。 不過, 超大質量黑洞離我們都非常遙遠, 想要分辨出它們, 需要大到超乎想象的天文望遠鏡。

通過甚長基線干涉技術(VLBI), 天文學家整合分佈於全球的射電望遠鏡, 使其綜合效果能夠到達口徑相當於整個地球直徑,這就是事件視界望遠鏡(EHT)。2019年,EHT第一次直接拍攝到了5300萬光年外的M87超大質量黑洞,其質量高達太陽的65億倍。

這一次,天文學家把EHT對準了1200萬光年外的半人馬座A,拍攝到位於中心的超大質量黑洞相對論性噴流。據估計,這個黑洞的質量為太陽的5500萬倍。

半人馬座A的黑洞噴射出了超強的等離子體,一直延伸到星系之外,長度可達200萬光年。如果我們能夠通過肉眼看到這個噴流,它的長度將相當於滿月視直徑的16倍。

雖然超大質量黑洞會吞噬包括光在內的一切東西,但其吸積盤周圍有著強烈的磁場,這可以把等離子體加速到接近光速的程度,讓它們得以逃離黑洞,從而形成強大的噴流。

使其綜合效果能夠到達口徑相當於整個地球直徑,這就是事件視界望遠鏡(EHT)。2019年,EHT第一次直接拍攝到了5300萬光年外的M87超大質量黑洞,其質量高達太陽的65億倍。

這一次,天文學家把EHT對準了1200萬光年外的半人馬座A,拍攝到位於中心的超大質量黑洞相對論性噴流。據估計,這個黑洞的質量為太陽的5500萬倍。

半人馬座A的黑洞噴射出了超強的等離子體,一直延伸到星系之外,長度可達200萬光年。如果我們能夠通過肉眼看到這個噴流,它的長度將相當於滿月視直徑的16倍。

雖然超大質量黑洞會吞噬包括光在內的一切東西,但其吸積盤周圍有著強烈的磁場,這可以把等離子體加速到接近光速的程度,讓它們得以逃離黑洞,從而形成強大的噴流。

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