M87超大質量黑洞的亮度峰值一年移動30度
來源：桑間濮上網
時間：2025-12-08 08:02:49
M87超大質量黑洞的亮度峰值一年移動30度。鳴謝:uux.cn/視界望遠鏡聯盟
（神秘的量黑亮度地球uux.cn）據萊頓大學：M87超大質量黑洞周圍光環的亮度峰值在一年內逆時針移動了30度。事件視界望遠鏡聯盟發布的峰值新圖像顯示了這一點。
荷蘭天文學家參與的年移事件視界望遠鏡（EHT）合作項目利用2018年4月的觀測數據發布了M87*的新圖像，M87 *是大質洞的動度梅西耶87星系中心的超大質量黑洞。隨著新委托的量黑亮度格陵蘭望遠鏡的參與和整個陣列記錄率的大幅提高，2018年的峰值觀測使我們看到了獨立于2017年首次觀測的源。
最近發表在《天文學與天體物理學》雜志上的年移一篇題為“M87超大質量黑洞的持久陰影”的論文展示了2018年數據的新圖像，揭示了一個與2017年觀察到的大質洞的動度相同大小的熟悉環。正如廣義相對論所預測的量黑亮度那樣，這個明亮的峰值環圍繞著一個深深的中央凹陷，“黑洞的年移陰影”。令人興奮的大質洞的動度是，與2017年的量黑亮度圖像相比，環的峰值亮度峰值移動了約30°，這與我們對黑洞周圍湍流物質可變性的理論理解一致。
黑洞的陰影
“科學的一個基本要求是能夠重現結果，”臺灣中央研究院天文與天體物理研究所副研究員淺田敬一博士說。“在一個全新的數據集中確認這個環是我們合作的一個巨大里程碑，也有力地表明我們正在觀察一個黑洞陰影及其周圍的物質。”
2017年，EHT拍攝了第一張黑洞圖像。這個天體M87*是巨型橢圓星系梅西耶87的跳動心臟，距離地球5500萬光年。黑洞的圖像揭示了一個明亮的圓形環，在環的南部更亮。對數據的進一步分析還揭示了M87*在偏振光中的結構，使我們能夠更好地了解磁場的幾何形狀和黑洞周圍等離子體的性質。
對2017年M87*觀測結果的廣泛分析開創了黑洞直接成像的新時代，開啟了一個新的窗口，讓我們可以研究黑洞天體物理，并從根本上測試廣義相對論。我們的理論模型告訴我們，M87*周圍的物質狀態在2017年和2018年之間應該是不相關的。因此，對M87*的多次觀測將幫助我們對黑洞周圍的等離子體和磁場結構進行獨立的約束，并幫助我們從廣義相對論的影響中理清復雜的天體物理學。
格陵蘭和墨西哥的望遠鏡
為了幫助實現新的和令人興奮的科學，EHT正在不斷發展。格陵蘭望遠鏡于2018年首次加入EHT，僅在北極圈上空建造完成五個月后。這臺新望遠鏡顯著提高了EHT陣列的圖像保真度，擴大了覆蓋范圍，特別是在南北方向。大型毫米望遠鏡也首次以其50米的完整表面參與，大大提高了其靈敏度。EHT陣列也進行了升級，可以在230 GHz左右的四個頻段進行觀測，而2017年只有兩個頻段。
使用改進的陣列進行重復觀察對于證明我們發現的穩健性和增強我們對結果的信心至關重要。除了開創性的科學之外，EHT還作為高頻無線電干涉測量技術前沿發展的技術試驗臺。
西班牙安達盧西亞天文研究所（IAA-CSIC）的博士生羅漢·達海爾說:“推進科學事業需要不斷提高數據質量和分析技術。”“將格陵蘭望遠鏡納入我們的陣列填補了我們地球大小望遠鏡的關鍵空白。2021年、2022年和即將到來的2024年觀測見證了陣列的改進，激發了我們推動黑洞天體物理學前沿的熱情。”
獨立的成像和建模技術
對2018年數據的分析采用了八種獨立的成像和建模技術，包括2017年M87*分析中使用的方法以及從合作分析Sgr A*的經驗中開發的新方法。
2018年拍攝的M87*的圖像與我們在2017年看到的圖像非常相似。我們看到一個相同大小的亮環，中心區域較暗，環的一側比另一側亮。M87*的質量和距離在人的一生中不會明顯增加，因此廣義相對論預測環的直徑應該每年保持不變。2017年至2018年圖像中測量直徑的穩定性有力地支持了M87*由廣義相對論很好描述的結論。
加州理工學院（Caltech）前研究生、現為加州噴氣推進實驗室博士后的Nitika Yadlapalli Yurk博士說:“黑洞的顯著特性之一是它的半徑僅強烈依賴于一個量:它的質量。”“由于M87*沒有快速吸積物質（這會增加其質量），廣義相對論告訴我們，它的半徑在人類歷史上保持不變。看到我們的數據證實了這一預測，這相當令人興奮。”
雖然黑洞陰影的大小在2017年至2018年期間沒有變化，但環周圍最亮區域的位置確實發生了顯著變化。明亮的區域逆時針旋轉了大約30度，在大約5點鐘的位置停留在環的右下部分。使用靈敏度較低的陣列和較少的望遠鏡對M87*進行的歷史觀測也表明，陰影結構每年都在變化，但精度較低。雖然2018年EHT陣列仍然無法觀測到M87*中出現的噴流，但從環周圍最亮區域的位置預測的黑洞自旋軸與其他波長下看到的噴流軸更一致。
根據預測
“最大的變化是亮度峰值在光環周圍移動，這實際上是我們在2019年發表第一批結果時預測到的，”臺灣中央研究院天文與天體物理研究所博士后布里特·杰特博士說。
“雖然廣義相對論認為環的大小應該保持相當固定，但黑洞周圍混亂無序的吸積盤發出的輻射將導致環中最亮的部分圍繞一個共同的中心擺動。隨著時間的推移，我們看到的擺動量可以用來測試我們對黑洞周圍磁場和等離子體環境的理論。”
