科學(xué)家對(duì)最接近星系Messier 87(M87)中心的超大質(zhì)量黑洞的一個(gè)新視圖的分析顯示了靠近黑洞的磁場(chǎng)的重要細(xì)節(jié) ，并暗示了強(qiáng)大的物質(zhì)噴流如何在該區(qū)域產(chǎn)生。

一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用事件視界望遠(yuǎn)鏡(Event Horizon Telescope)測(cè)量了黑洞周圍稱為極化的磁場(chǎng)特征。偏振是光和無(wú)線電波中電場(chǎng)的方向，它可以表明磁場(chǎng)的存在和排列。事件視界望遠(yuǎn)鏡是一個(gè)由八個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡組成的集合，包括智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)。

EHT偏振測(cè)量工作組協(xié)調(diào)員、荷蘭拉德堡德大學(xué)副教授Monika Mo?cibrodzka說(shuō)：“我們現(xiàn)在看到了下一個(gè)關(guān)鍵證據(jù)，以了解黑洞周圍的磁場(chǎng)是如何表現(xiàn)的，以及這個(gè)非常緊湊的空間區(qū)域的活動(dòng)如何能夠驅(qū)動(dòng)強(qiáng)大的噴流。”

用EHT和ALMA拍攝的新圖像使科學(xué)家能夠繪制M87黑洞邊緣附近的磁場(chǎng)線。這個(gè)黑洞也是有史以來(lái)第一次被成像--由EHT在2019年拍攝。那張圖像顯示了一個(gè)明亮的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，中間有一個(gè)黑暗的區(qū)域--黑洞的陰影。最新的圖像是解釋距離地球5000萬(wàn)光年的M87如何從其核心發(fā)射高能射流的一個(gè)關(guān)鍵。

位于M87中心的黑洞的質(zhì)量是太陽(yáng)的60多億倍。被吸入的物質(zhì)形成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓盤--稱為吸積盤--緊緊圍繞著黑洞運(yùn)行。盤中的大部分物質(zhì)落入黑洞中，但周圍的一些粒子卻逃了出來(lái)，以近乎光速的速度噴射到太空中。

美國(guó)普林斯頓理論科學(xué)中心和普林斯頓引力計(jì)劃的NASA哈勃研究員Andrew Chael說(shuō)：“新發(fā)表的偏振圖像是理解磁場(chǎng)如何讓黑洞‘吞噬’物質(zhì)并發(fā)射強(qiáng)大噴流的關(guān)鍵。”

科學(xué)家們將顯示黑洞外磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的新圖像與基于不同理論模型的計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行了比較。他們發(fā)現(xiàn)，只有以強(qiáng)磁化氣體為特征的模型才能解釋他們?cè)谑录暯缤h(yuǎn)鏡中看到的情況。

“觀察結(jié)果表明，黑洞邊緣的磁場(chǎng)足夠強(qiáng)大，可以反推熱氣體，幫助它抵抗重力的拉扯。”科羅拉多大學(xué)博爾德分校副教授、EHT理論工作組協(xié)調(diào)員Jason Dexter解釋說(shuō)：“只有滑過(guò)磁場(chǎng)的氣體才能向內(nèi)旋轉(zhuǎn)到事件視界。”

為了進(jìn)行新的觀測(cè)，科學(xué)家們將世界各地的八個(gè)望遠(yuǎn)鏡--包括ALMA--連接起來(lái)，以創(chuàng)建一個(gè)虛擬的地球大小的望遠(yuǎn)鏡，即EHT。該計(jì)劃將望遠(yuǎn)鏡的角分辨率提升至足以觀測(cè)事件視界尺度結(jié)構(gòu)的程度。這種分辨率使研究小組能夠直接觀察到黑洞的陰影和它周圍的光環(huán)，新的圖像清楚地顯示出該光環(huán)被磁化。這些結(jié)果發(fā)表在EHT合作的《天體物理學(xué)雜志通訊》的兩篇論文中。這項(xiàng)研究涉及來(lái)自全球多個(gè)組織和大學(xué)的300多名研究人員。

第三篇論文也發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》的同一卷上，基于來(lái)自ALMA的數(shù)據(jù)，由荷蘭拉德堡德大學(xué)和萊頓天文臺(tái)的科學(xué)家Ciriaco Goddi領(lǐng)導(dǎo)。

Goddi說(shuō)：“來(lái)自EHT和ALMA的綜合信息使科學(xué)家們能夠研究從事件視界附近到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出星系核心的磁場(chǎng)的作用，沿著其強(qiáng)大的噴流延伸數(shù)千光年。”

關(guān)鍵詞： 科學(xué)家 質(zhì)量黑洞 磁結(jié)構(gòu) 物質(zhì)噴流