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天文學家拍到:超大質量黑洞爆發圖像!這個黑洞距地球1200萬光年

這張圖片, 是距地球約1200萬光年的一個橢圓星系, 它位於半人馬座方位。

智利 ESO 拉西拉天文臺的 MPG/ESO 2.2 米望遠鏡的寬視場成像儀拍攝這個星系被稱為:半人馬座A或NGC5128星系!

在這個星系的中心, 有一個質量約為太陽5500萬倍的超大質量黑洞, 相比於我們所在銀河系中心的黑洞, 這是一個十分活躍的黑洞, 它正在不斷的吞噬著星系中心的物質並爆發出恐怖的能量!

但由於塵埃盤的遮擋, 我們很難看到其中心黑洞, 只能通過射電望遠鏡觀測其噴射的強大噴流, 感知它的暴躁。

錢德拉 X 射線天文臺(藍色)與微波(橙色)和可見光圖像合併, 揭示了半人馬座 A 中心黑洞發出的噴流這個呢, 是在射電波段和可見光波段拍攝的NGC5128星系中心, 我們可以看到, 在塵埃盤的兩側, 有著兩個巨大的羽狀噴流, 這兩束噴流就是其中心黑洞在吞噬物質時, 釋放的強大能量, 相對論性噴流!

2021年7月19日, 根據一項發表于《自然天文學》的研究顯示:天文學家通過事件視界望遠鏡的觀測, 透過塵埃盤, 他們清晰的拍到了NGC5128星系中心黑洞爆發時的場景, 並根據這個, 它們貌似看到了其中心超大質量黑洞的影子!

大家好, 我是騰寶, 這期呢, 我們就來談談這次的研究。

NGC 5128星系

星系NGC5128是一個大型的橢圓星系。 橢圓星系它不像我們所在的銀河系這樣, 具有扁平的形狀以及旋轉的旋臂, 它的整體是呈現圓形!就如這張圖片所拍攝的樣子, 一個巨大的發光團包裹著一個明亮的中心!

這張圖片拍攝的是距離我們大約5500萬光年的橢圓星系M87, 如果大家還有印象就會知道, 2019年人類拍攝到的第一張黑洞照片, 就是這個星系中心的黑洞, 當時用的望遠鏡, 也是事件視界望遠鏡。

M87中心黑洞的質量已經達到了太陽的65億倍。 而這個星系中心的黑洞, 只有太陽的5000多萬倍,

但它的距離卻要比M87近得多。 所以, 這個星系也是一個觀測超大質量黑洞的好選擇。

但從NGC5128的圖片我們也可以看出, 比起常見的橢圓星系, NGC5128是所不同的, 它的中心是多了一個巨大的塵埃盤

NGC5128 的中心存在一圈 塵埃盤這個塵埃盤具有彎曲的結構, 一側向上一側向下, 天文學家猜測,這個塵埃盤可能是星系碰撞時另一個星系所留的殘骸!所以我們現在看到的這個令人驚歎的美景,其背後可能是有一段淒慘悲壯的故事!想一想,大約在45億年後,我們所在的銀河系也將與仙女座星系發生這樣的碰撞,不知道在那時會不會也形成這樣令人驚歎的星系!

塵埃盤的存在,的確是造就了一個奇特的景象,但它卻阻擋了天文學家的視線。使天文學家一直很難清楚地看到這個活躍黑洞爆發的場景!

活躍黑洞

黑洞也像火山那樣,有活躍和不活躍之分!

雖然黑洞可吞噬萬物,但當其周圍沒有物質或存在很少的物質時,它則表現出安靜的一面,這時,它就像沉睡那樣,隱藏在黑暗之中!

而當其周圍存在足夠的吞噬物,那麼這時,它則是暴躁的黑洞!

黑洞吞噬物質,會在周圍形成一圈環繞的吸積盤,吸積盤在黑洞強大的引力下會獲得極高的能量從而爆發出耀眼的光芒,同時在自轉軸的方向它還會釋放一對接近光速的強大離子噴流

黑洞吞噬物質形成的吸積盤 和噴流這個噴流可延伸至數千光年外!

這張圖片呢,是哈勃空間望遠鏡在可見光波段拍攝的噴流!這個噴流是M87星系中心的黑洞所製造,其長度,已經達到了5000光年。

這個,便是活躍黑洞表現出的性質,所以這樣的黑洞就為天文學家提供了一個絕佳的研究機會!

而星系NGC5128,則是距我們最近的一個活躍星系。

但就像前面我們所說,因塵埃雲的遮擋,我們是一直無法清楚地看到其中心的黑洞。

直到事件視界望遠鏡的觀測,才改變了這個現狀!

事件視界望遠鏡的觀測

事件視界望遠鏡是利用 甚長基線干涉測量技術的一架具有虛擬口徑的望遠鏡!其虛擬的口徑可達地球大小。

由全球各地的射電望遠鏡組成的虛擬口徑望遠鏡那麼通過這次事件視界望遠鏡的觀測,我們得到了這張圖片

這是如今拍攝的NGC5128中心黑洞爆發噴流的最高解析度圖像!

這次觀測得到的資訊

第一個,通過這張圖片,我們可以確定黑洞的位置!

從圖片我們可以看到,噴流是由兩部分組成,一部分明亮,一部分較暗。

箭頭左邊明 右邊暗

這個是因一種名叫相對論性集束效應所致。

相對論集束效應是一種接近光速的多普勒效應,當物體面向我們運動時會壓縮光的波長那麼這就會使其亮度變亮,而相反,當其背離我們運動時波長則會拉長使其變暗。

所以通過這個效應我們就可以知道,箭頭所指部位,就是噴流爆發的原點。一個面向我們噴射,一個則背離我們噴射!

而噴流爆發的點就是黑洞所在的地方。

圓圈部位 就是黑洞所在

還有,通過這張圖片我們還可以得到一個有關相對論性噴流的重要線索!

相對論性噴流是黑洞爆發的接近光速的離子流,這個現象天文學家已經觀測了好多年,但他們對其離子加速的機制一直無法清晰,一直無法明白,這些帶電離子是如何逃脫黑洞的強大引力並被加速到近光速的!

而這次的觀測好像表明,不管是大黑洞還是小黑洞的噴流似乎都遵循著相同的機制!

黑洞不管大小,都可以爆發出噴流,但大黑洞和小黑洞爆發噴流的機制是不是一樣的?

天文學家一直不是很確定!

但從這次拍攝的噴流細節來看,應該是一樣的!

從這次拍攝的圖像我們可以看到,這個黑洞爆發的噴流與M87中心黑洞的噴流極其相似,都是具有這樣的邊緣明亮的雙錐體結構。

M87(右)和NGC 5128(中)的對比具有相同的結構,這說明,它們應該是受到了相同的機制所致。這是有關相對論性噴流的一個重要線索。

結尾

黑洞自廣義相對論預言以來,已經過了一百多年,在這一百多年裡我們從觀測驗證到拍攝照片,一步步在探尋著黑洞的謎題,可雖然研究很多,但對黑洞的瞭解卻依然很少。

我們對黑洞的瞭解現在還是依賴與廣義相對論的框架。沒有超越廣義相對論的理論,沒有新物理的誕生。人類何時才能看清黑洞...........

天文學家猜測,這個塵埃盤可能是星系碰撞時另一個星系所留的殘骸!所以我們現在看到的這個令人驚歎的美景,其背後可能是有一段淒慘悲壯的故事!想一想,大約在45億年後,我們所在的銀河系也將與仙女座星系發生這樣的碰撞,不知道在那時會不會也形成這樣令人驚歎的星系!

塵埃盤的存在,的確是造就了一個奇特的景象,但它卻阻擋了天文學家的視線。使天文學家一直很難清楚地看到這個活躍黑洞爆發的場景!

活躍黑洞

黑洞也像火山那樣,有活躍和不活躍之分!

雖然黑洞可吞噬萬物,但當其周圍沒有物質或存在很少的物質時,它則表現出安靜的一面,這時,它就像沉睡那樣,隱藏在黑暗之中!

而當其周圍存在足夠的吞噬物,那麼這時,它則是暴躁的黑洞!

黑洞吞噬物質,會在周圍形成一圈環繞的吸積盤,吸積盤在黑洞強大的引力下會獲得極高的能量從而爆發出耀眼的光芒,同時在自轉軸的方向它還會釋放一對接近光速的強大離子噴流

黑洞吞噬物質形成的吸積盤 和噴流這個噴流可延伸至數千光年外!

這張圖片呢,是哈勃空間望遠鏡在可見光波段拍攝的噴流!這個噴流是M87星系中心的黑洞所製造,其長度,已經達到了5000光年。

這個,便是活躍黑洞表現出的性質,所以這樣的黑洞就為天文學家提供了一個絕佳的研究機會!

而星系NGC5128,則是距我們最近的一個活躍星系。

但就像前面我們所說,因塵埃雲的遮擋,我們是一直無法清楚地看到其中心的黑洞。

直到事件視界望遠鏡的觀測,才改變了這個現狀!

事件視界望遠鏡的觀測

事件視界望遠鏡是利用 甚長基線干涉測量技術的一架具有虛擬口徑的望遠鏡!其虛擬的口徑可達地球大小。

由全球各地的射電望遠鏡組成的虛擬口徑望遠鏡那麼通過這次事件視界望遠鏡的觀測,我們得到了這張圖片

這是如今拍攝的NGC5128中心黑洞爆發噴流的最高解析度圖像!

這次觀測得到的資訊

第一個,通過這張圖片,我們可以確定黑洞的位置!

從圖片我們可以看到,噴流是由兩部分組成,一部分明亮,一部分較暗。

箭頭左邊明 右邊暗

這個是因一種名叫相對論性集束效應所致。

相對論集束效應是一種接近光速的多普勒效應,當物體面向我們運動時會壓縮光的波長那麼這就會使其亮度變亮,而相反,當其背離我們運動時波長則會拉長使其變暗。

所以通過這個效應我們就可以知道,箭頭所指部位,就是噴流爆發的原點。一個面向我們噴射,一個則背離我們噴射!

而噴流爆發的點就是黑洞所在的地方。

圓圈部位 就是黑洞所在

還有,通過這張圖片我們還可以得到一個有關相對論性噴流的重要線索!

相對論性噴流是黑洞爆發的接近光速的離子流,這個現象天文學家已經觀測了好多年,但他們對其離子加速的機制一直無法清晰,一直無法明白,這些帶電離子是如何逃脫黑洞的強大引力並被加速到近光速的!

而這次的觀測好像表明,不管是大黑洞還是小黑洞的噴流似乎都遵循著相同的機制!

黑洞不管大小,都可以爆發出噴流,但大黑洞和小黑洞爆發噴流的機制是不是一樣的?

天文學家一直不是很確定!

但從這次拍攝的噴流細節來看,應該是一樣的!

從這次拍攝的圖像我們可以看到,這個黑洞爆發的噴流與M87中心黑洞的噴流極其相似,都是具有這樣的邊緣明亮的雙錐體結構。

M87(右)和NGC 5128(中)的對比具有相同的結構,這說明,它們應該是受到了相同的機制所致。這是有關相對論性噴流的一個重要線索。

結尾

黑洞自廣義相對論預言以來,已經過了一百多年,在這一百多年裡我們從觀測驗證到拍攝照片,一步步在探尋著黑洞的謎題,可雖然研究很多,但對黑洞的瞭解卻依然很少。

我們對黑洞的瞭解現在還是依賴與廣義相對論的框架。沒有超越廣義相對論的理論,沒有新物理的誕生。人類何時才能看清黑洞...........

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