上海
【文/觀察者網(wǎng) 陳思佳】
2019年，天文學(xué)家發(fā)布了M87星系中心超大質(zhì)量黑洞（M87*）的圖像，這是人類拍攝到的第一張黑洞照片。近期，天文學(xué)家對這個黑洞的研究又有了新的進展。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)6月16日報道，由加拿大拉瓦爾大學(xué)博士生卡米爾·波伊特拉斯牽頭的國際研究團隊使用先進的圖像處理技術(shù)，對美國錢德拉X射線天文臺的觀測數(shù)據(jù)進行了處理，得到了迄今為止最清晰的M87*黑洞噴流的X射線圖像。
M87*黑洞距離地球約5500萬光年，質(zhì)量約為太陽的65億倍。2019年，事件視界望遠鏡（EHT）合作組織發(fā)布了該黑洞的首張照片。當(dāng)物質(zhì)落入這類超大質(zhì)量黑洞時，釋放出的部分能量會以巨大的粒子噴流的形式噴射出來，這些噴流往往長度達到數(shù)千光年。
天文學(xué)家一直在觀測M87*黑洞的噴流，但長期以來，X射線觀測無法像其他波段那樣清晰分辨某些噴流結(jié)構(gòu)。為解決這一問題，波伊特拉斯牽頭的研究團隊使用了反卷積的圖像處理技術(shù)，對美國國家航空航天局（NASA）錢德拉X射線天文臺在2012年至2025年間獲得的觀測數(shù)據(jù)進行了處理。
2012年和2025年觀測到的M87*黑洞噴流X射線圖像 錢德拉X射線天文臺
新的圖像揭示出更加精細的黑洞噴流細節(jié)，有些噴流結(jié)構(gòu)看起來幾乎靜止不動，另一些結(jié)構(gòu)則以極快的速度運動，使得天文學(xué)家可以通過“驚人的細節(jié)”追蹤黑洞噴流的演化。
報道稱，研究團隊測量到的運動最快的結(jié)構(gòu)，表觀速度可達光速的5倍。不過，這種“超光速運動”現(xiàn)象實際上只是一種光學(xué)錯覺，當(dāng)物質(zhì)以接近光速、大致朝著地球方向運動時就會產(chǎn)生。
物理學(xué)家組織網(wǎng)補充說，X射線波段觀測到的黑洞噴流運動和亮度變化，與計算機模型的結(jié)果相符。根據(jù)計算機模擬，噴流不同部分碰撞時產(chǎn)生的沖擊波以及噴流周圍的磁場，在驅(qū)動噴流結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮著重要作用。
波伊特拉斯表示：“我們之前已經(jīng)能觀測到噴流的變化，但從未在X射線圖像中獲得如此精細的細節(jié)。以前看似混雜在一起的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在可以被分辨出來，這使得我們能夠更好地追蹤噴流在十多年觀測中的演變過程?！?/p>
研究團隊還發(fā)布了一張合成圖像，綜合錢德拉X射線天文臺的X射線觀測、詹姆斯·韋布空間望遠鏡的紅外觀測、哈勃空間望遠鏡的光學(xué)觀測以及甚大天線陣的射電觀測，展現(xiàn)了M87*的黑洞噴流。
M87*黑洞噴流的合成圖像 錢德拉X射線天文臺
相關(guān)研究結(jié)果已在當(dāng)?shù)貢r間6月14日至18日舉行的第248屆美國天文學(xué)會會議上發(fā)布。
對于黑洞噴流的觀測，有助于天文學(xué)家研究超大質(zhì)量黑洞如何影響其所在星系。研究參與者、美國哈佛-史密松森天體物理中心的天文學(xué)家格里特·謝倫伯格表示：“這些觀測有助于我們更好地理解，超大質(zhì)量黑洞附近釋放的能量是如何通過噴流傳輸，并最終沉積到周圍星系中。”
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