2019年4月，事件地平線望遠鏡（EHT）發(fā)布了第一張黑洞的直接圖像。這是M87星系中超大質(zhì)量黑洞的無線電圖像。這張照片的大部分是由于射電光線在引力作用下才聚焦在了我們望遠鏡的視野中的，但也有一些光是由黑洞附近的氣體和塵埃發(fā)射的。就其本身而言，圖像是一個不太引人注意的模糊區(qū)域，但圖像背后的數(shù)據(jù)講述了一個更詳細的故事。

? ? ? ?

? ? ?

雖然被命名為一個單一的望遠鏡，但EHT是由許多無線電觀測站組合而成的。通過組合后，這樣我們就可以使用一種被稱為干涉術(shù)的技術(shù)，來充當(dāng)?shù)厍虼笮〉奶摂M望遠鏡。黑洞的大部分觀測數(shù)據(jù)都是從2017年開始收集的，但也有一些天文臺早在2009年就開始觀測了。這就意味著我們目前擁有了超過10年的黑洞圖像，不過早期的圖像還是比較模糊的。但考慮到我們現(xiàn)在對黑洞的進一步了解，這些早期的圖片可以加以利用并可以做大量的更詳細地分析，這一分析的結(jié)果一定是非常有趣的。

?

? ? ? ?

? ? ?

這種光線幾乎來自黑洞的視界，所以也給了我們一個測量黑洞質(zhì)量的線索。由于黑洞的旋轉(zhuǎn)，光環(huán)的一邊總是比另一邊亮。光在向我們旋轉(zhuǎn)的那一面能量被黑洞提升了，因此才顯得更加的明亮。如果光環(huán)就是我們所能看到的，加之黑洞的旋轉(zhuǎn)基本上是恒定的，那么黑洞的圖像將永遠不會改變。

? ? ? ?

? ? ?

然而，長達十年的觀察表明，光環(huán)確實會隨著時間而變化。它正在逐漸擺動，這意味著我們看到了些被黑洞捕獲的物質(zhì)。我們看到的抖動效應(yīng)是由熱氣體向視界螺旋運動造成的。這是一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)，因為這樣一來我們就可以研究黑洞附近運動的物質(zhì)。后續(xù)還將進一步了解黑洞是如何捕獲這些物質(zhì)的，以及它們?nèi)绾萎a(chǎn)生相對論噴流。同時我們也可以找到檢驗廣義相對論的新方法。

? ? ? ?

? ? ?

?

2021年有兩個另外的射電天文臺將加入EHT（Event?Horizon?Telescope，EHT；一個以觀測星系中心超大質(zhì)量黑洞為主要目標的計劃），這將使得我們更加了解M87黑洞。最新的結(jié)果表明還有很多東值得我們?nèi)チ私鈱W(xué)習(xí)。

?

超大質(zhì)量黑洞（SMBH或稱為SBH）是最大的一種黑洞，其質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的數(shù)百萬乃至數(shù)十億倍。黑洞是一類天文學(xué)物體，它們經(jīng)歷引力坍塌留下了球形區(qū)域，該球形區(qū)域沒有任何東西可以逃逸，甚至光。觀測證據(jù)表明幾乎每個大星系的中心都有一個超大質(zhì)量黑洞。銀河系的中心就有一個超大質(zhì)量的黑洞，與人馬座A*的位置相對。星際氣體在超大質(zhì)量黑洞上聚積，為活躍的銀河核和類星體提供動力。

? ? ? ?

? ? ?

我們通常將超大質(zhì)量黑洞定義為質(zhì)量大于100萬個太陽質(zhì)量的黑洞。一些天文學(xué)家已經(jīng)開始將至少100億個太陽質(zhì)量的黑洞標記為超大質(zhì)量黑洞。其中的大多數(shù)（比如TON618）與異常活躍的類星體有關(guān)。一些研究表明，黑洞作為發(fā)光的吸積體，它可以達到的最大質(zhì)量約為500億個太陽質(zhì)量那么大。

?

通過物理特性可以將超大質(zhì)量黑洞清楚地與低質(zhì)量分類區(qū)分開。首先，對于超大質(zhì)量黑洞，黑洞表面的潮汐力明顯較弱。黑洞表面上物體上的潮汐力與質(zhì)量的平方成反比：在地球表面的一個人和一個在1000萬個太陽質(zhì)量黑洞表面上的人，他們的頭和腳之間感受到的是大致相同的潮汐力。

? ? ? ?

? ? ?

與恒星狀的黑洞不同，人們只有在到達黑洞深處時才會感受到很大的潮汐力。此外，有一些違反我們直覺的是，某些具有黑洞表面的超大質(zhì)量黑洞的平均密度（定義：黑洞的質(zhì)量除以史瓦西半徑內(nèi)的體積）可能比水的密度還要小，這是因為史瓦西半徑與質(zhì)量成正比。由于球形物體的體積（例如非旋轉(zhuǎn)黑洞的黑洞表面）與半徑的立方成正比，因此黑洞的密度與質(zhì)量的平方成反比，因此具有更大質(zhì)量的黑洞的平均密度會較低。

?

?

?

?

作者：BRIAN KOBERLEIN

FY：Astronomical volunteer team

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請于三十日以內(nèi)聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處