事件视界望远镜捕捉到第二个黑洞喷流的“美丽”图像

天文学团队在 2 年前捕捉到了潜伏在梅西耶 87 (M87) 星系中心的巨大黑洞的第一个特写镜头，现在已经放大了附近活动星系半人马座 A 中的第二个稍小的巨星. 事件视界望远镜 (EHT) 的最新图像应该有助于解决这样的问题，即这样的星系中心如何将大量物质聚集成强大的光束并将它们发射到数千光年的太空中。这些图像一起也支持了理论家的信念，即所有黑洞都以相同的方式运作，尽管它们的质量存在巨大差异。

“这真是太好了，”爱丁堡大学的天文学家菲利普·贝斯特谈到新的 EHT 图像时说。“与这些喷流的先前图像相比，角分辨率令人惊讶。”

EHT 将数十个广泛分布的无线电天线（从夏威夷到法国，从格陵兰到南极）合并成一个巨大的虚拟望远镜。通过同时将大量碟形物体指向一个天体，并用原子钟仔细地为每个碟形物体的数据打上时间戳，研究人员随后可以用大规模计算集群重新组装它——这个过程需要数年时间——以生成具有分辨率与单个地球大小的碟子一样清晰。一项挑战是同时获得 11 个不同天文台的观测时间，因此 EHT 每年仅运行几周；恶劣的天气和技术故障通常会进一步缩小该窗口。

虚拟望远镜所产生的同2017遵守竞选时探测半人马座A在M87的超大质量黑洞的现在著名的图像-科学的2019年年度突破。距离地球约 1300 万光年的半人马座 A 是离地球最近的星系之一，在无线电波长下是明亮的。它也有明显的喷流在银盘上方和下方喷出物质，这是一个活跃的巨型黑洞的标志。马克斯普朗克射电天文学研究所的团队成员迈克尔詹森说：“我们想看看 EHT 可以提供的分辨率下喷气机的样子。” “我们不知道会发生什么。”

他和同事今天在《自然天文学》上报告的结果 是喷流如何从半人马座 A 的超大质量黑洞周围区域出现的 详细图像，显示出与 EHT 的 M87 喷流图像在更小尺度上的显着相似性。其他望远镜在不同波长拍摄的半人马座 A 喷流图像显示的细节很少，但 EHT 图像显示喷流的中心较暗，两侧有两条明亮的条纹；贝斯特认为，喷流的边缘可能看起来很亮，因为它的外部区域与周围的气体和尘埃摩擦，使它们发光。

天体物理学家并不完全了解星系核是如何驱动这些极其强大的喷泉的。一种理论认为，吸积盘，即螺旋进入黑洞的物质漩涡，会产生一个磁场，将一些物质聚集成喷射流。其他人则认为，这个磁场必须利用黑洞本身的旋转能量才能获得如此巨大的能量。

对半人马座 A 的新观测并没有解决这个问题，但它们提供了线索。詹森说，图像显示喷流的平行边缘在靠近黑洞的地方变窄成锥形。他说，那个锥体的底部仍然很宽，这可能表明它来自吸积盘。“还有待观察，”他说。

圣约翰学院的理论天体物理学家吉姆·比尔 (Jim Beall) 表示，可能没有唯一的答案：黑洞的自转会拖曳下落物质的最内部稳定轨道，这反过来又会影响吸积盘的形状和为喷流提供动力的方式。“这是一种共生关系，”他说。“EHT 让我们靠近吸积盘。结果真的很漂亮。”

半人马座 A 的照片也填补了黑洞观测中的尺寸空白。观察者研究了来自最大黑洞（包括 M87）的喷流的工作原理， 黑洞的质量是太阳质量的数十亿倍。他们还看到了来自小得多的黑洞的喷流，质量有几十个太阳。半人马座 A 的新视图，质量是太阳质量的 5500 万倍，看起来就像它越来越小的亲戚。这证实了黑洞本质上是简单物体的观点，仅由它们的质量、电荷和自旋来定义，因此具有大恒星质量的黑洞的行为应该与具有星系质量的黑洞没有区别。