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?最新公布的偏振光下M87超大質(zhì)量黑洞的圖像（EHT合作組織) |
□建平
2019年4月10日，天文學(xué)家公開了人類首次直接拍攝到的黑洞的照片，轟動一時。這張“有史以來第一張”的照片似乎宣示著人們正在揭開黑洞這個宇宙中神秘天體的面紗。
兩年過去了，科學(xué)家們對黑洞的研究又有了新進(jìn)展。這個由全球多個國家和地區(qū)的科研人員共同參與組成的“事件視界望遠(yuǎn)鏡”（EHT）項目組，針對偏振數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理和分析，于2021年3月又發(fā)布了該黑洞在偏振光下的新影像。該項目組還收集了M87在整個電磁波譜范圍內(nèi)的輻射數(shù)據(jù)，2021年4月14日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志通訊》上。這意味著，人類已順利取得了黑洞的“指紋”。
“指紋”似乎并不穩(wěn)定
黑洞及其噴流是宇宙中最神秘也是最壯觀的天體之一。雖然我們已經(jīng)目睹了黑洞的真容，并對其的觀察與了解仍然存在諸多不確定性。
“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項目組有來自全球32個國家或地區(qū)近200個科研機(jī)構(gòu)的760名研究人員，他們這些年一直在持續(xù)不斷地收集著關(guān)于M87的種種數(shù)據(jù)。3月公布的關(guān)于黑洞在偏振光下的新影像便提供了不少有關(guān)黑洞外緣磁場結(jié)構(gòu)的信息，是理解磁場如何讓黑洞“吞噬”物質(zhì)并發(fā)出能量巨大的噴流的關(guān)鍵。
而通過協(xié)調(diào)包括地面和空間最先進(jìn)的19臺望遠(yuǎn)鏡（陣），收集到的M87在整個電磁波譜范圍內(nèi)的輻射數(shù)據(jù)，又可以幫助我們更好地了解黑洞與噴流之間的深層聯(lián)系。這是迄今為止對超大質(zhì)量黑洞及其噴流開展的頻率覆蓋最廣的同步觀測。
因為每個黑洞在各電磁波段的輻射特征均不相同，這種特征類似于人類的指紋。所以收集這些輻射的“指紋”可以使人們深入了解黑洞的性質(zhì)。不過，科學(xué)家們目前面臨的挑戰(zhàn)是，這些不同波段的輻射往往也會隨著時間持續(xù)變化，所以這些“指紋”信息也并不穩(wěn)定。
觀測頻率跨越17個數(shù)量級
我們知道，加速運動的電子或質(zhì)子都會產(chǎn)生輻射，這也是我們從地面能夠接收到關(guān)于黑洞及其噴流信號的來源。而這次的觀測數(shù)據(jù)得來不易，其中的觀測頻率從低頻射電到可見光，再到X射線和高能伽馬射線，已跨域了17個數(shù)量級。這對M87黑洞的解讀，在物理尺度上也是一次巨大的跨越，是迄今最全的多波段同步觀測結(jié)果，因此才顯得格外珍貴和極具科學(xué)價值。
此次發(fā)布的研究成果還有助于幫助我們了解“宇宙線”的起源。宇宙線是不斷轟擊地球的高能粒子，它們的能量比地球上最強(qiáng)大的人工加速器大型強(qiáng)子對撞機(jī)產(chǎn)生的能量高一百萬倍。此次研究表明，最活躍的宇宙線最有可能起源于巨大的黑洞噴流，但仍無法確定它們的精確來源。很多細(xì)節(jié)仍有疑問。
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