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在超大质量黑洞周围发现尖锐的光环

更清晰的图像:M87* 周围的光子环(橙色)以等高线表示的漫反射背景光显示。 (由周边理论物理研究所提供)

在事件视界望远镜(EHT)上工作的研究人员发现了一个由光子在超大质量黑洞背面运动所产生的尖锐光环。 这一观察证实了爱因斯坦广义相对论的预测,并进一步揭示了黑洞的质量和超大质量物体发出的强大物质射流。

EHT 是一个全球射电望远镜阵列,当它们组合在一起时,其孔径足以分辨超大质量黑洞的直接周围环境。 2019 年,EHT 科学家制作了 第一张图片 围绕超大质量黑洞 M87* 的发光气体和“阴影”圆盘。 这个天体位于梅西耶 87 星系的中心,被认为是太阳的 7 亿倍。 然后 EHT 指向银河系中心的超大质量黑洞, 该物体的圆盘和阴影的图像 在今年早些时候发布。

现在 EHT 研究人员由 艾弗里布罗德里克 加拿大周界理论物理研究所和滑铁卢大学的研究人员重新审视了他们对 M87* 的观测,以寻找由光子产生的尖锐光环,这些光子在到达地球之前绕黑洞后半个轨道运行。 这个环是通过对 M87* 周围区域的广义相对论磁流体动力学模拟预测的,但由于直接传播到地球的光子产生的明亮的漫射光圆盘而无法看到。

看萤火虫

“我们关掉了探照灯来观察萤火虫,”布罗德里克补充说,“我们已经能够做一些深刻的事情——解决黑洞周围引力的基本特征”。 该团队使用他们添加到的新成像算法来做到这一点 THEMIS – 帮助研究人员了解 EHT 观察结果的分析框架。

队员 浦鸿一 国立台湾师范大学的教授表示,新算法允许合作“剥离”EHT图像的元素,从而“可以清楚地揭示黑洞周围的环境”。

除了观察光子环外,该团队还发现了从黑洞区域喷射出一股强大的旋转物质射流的证据。 后一种观察证实了理论预测,即黑洞的旋转会产生强大的物质外流。 这项最新分析与之前的观测结果相结合,也使该团队能够为 M87* 的质量提供迄今为止的最佳值,将其固定在 7.13 ± 0.39 亿太阳质量。

理论预测 M87* 周围应该存在更多的环,每个环对应于在黑洞周围运行不同轨道的光子。 该团队认为,它应该能够改进其分析,以至少看到这些环中的一个。

该研究描述于 天体物理学杂志.

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