从来由人类成像的第一个黑洞有扭曲的磁场而科学家们激动的

By Robert Lea

2023/11/11

   Science & Astronomy

    “史无前例的事件地平线望远镜观测正在允许我们来回答关于黑洞如何消耗物质的长期问题”。

涡旋的金色气体和尘埃显示围绕在M87中心超大质量黑洞的偏振磁场，如事件地平线望远镜在2021年获得的一幅合成图像中见到的。 (Image credit: EHT Collaboration/ Ian Stephens/ George Wong)

    在一个遥远的超大质量黑洞边缘的螺旋光可以帮助物质逃脱被这个宇宙巨人消耗。

    M87的超大质量黑洞------也被称为M87*------有一个相当于大约65亿个太阳的质量。2019年，当事件地平线望远镜（EHT）拍摄了一个M87*图像时特别的来到公众的注意，这是由人类从来获得的围绕一个黑洞的周围环境的首次一瞥。

    现在，这张历史图像背后的事件地平线望远镜合作组织（EHT Collaboration）已经建模了光的电场围绕超大质量黑洞旋转的方式，该黑洞距离地球约5400万光年远。这种偏振光的波在一个单个平面上振动，它携带着有关于磁场和围绕黑洞被加速到接近光速的粒子的信息。

    科学家们现在提示这些磁场可能剥夺M87的怪物黑洞的一顿饭，反而将这种物质作为高度准直（或平行）的喷射以几乎光速爆炸发射进太空。围绕M87*恒定旋转的光也称为圆偏振。

    普林斯顿大学的研究合著者和项目协调员安德烈凯尔在一份声明中说 ，“圆偏振是我们在事件地平线望远镜的M87黑洞的首次观测中寻找的最终信号，它（偏振）是迄今为止最难来分析的”。

    普林斯顿引力倡议（Princeton Gravity Initiative）的副研究学者凯尔补充道， “这些新结果给我们我们的围绕黑洞一个强磁场渗透着周围热气体的图片是正确的信心” ，该计划结合该大学的天体物理学、数学和物理系来寻找引力的本质。他补充说，“史无前例的事件地平线望远镜观测正在允许我们来回答长期存在的问题，关于黑洞如何消耗物质并在它们宿主星系之外发射喷射”。

    在M87中超大质量黑洞图像发布两年后，2021年，事件地平线望远镜合作发布了一个第二个令人惊叹的外观。更新的图像非常首次显示了围绕一个黑洞的偏振光。（偏振光与非偏振光有一个不同的方向和亮度）。2021年的数据还揭示了振荡（振动）电场的方向，提供围绕M87*的磁场是强而有序的首次暗示。

    接下来，研究人员用位于智利北部的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）更仔细观看，该阵列通过起一个事件地平线望远镜的参考天线作用提供一个校准。阿塔卡玛是一个在智利沙漠中的66个天线阵列，能透过宇宙尘埃环境如黑洞来寻找更长波长的光。

涡旋的金色气体和尘埃显示在M87中心超大质量黑洞周围的偏振磁场，如事件地平线望远镜在2021年获得的一幅合成图见到的。  (Image credit: EHT Collaboration)

    阿塔卡玛是事件地平线望远镜的遍布全球的射电望远镜网络的部分，这些望远镜一起来创造一个地球大小的虚拟仪器。（该技术也被称为超长基线干涉测量法或VLBI）。

    对 2017 年收集的阿塔卡玛数据的新分析显示光的电场如何以一个线性方向扭曲着，再次为 2021 年瞥见的强磁场提供证据。用一个计算机仿真，事件地平线望远镜科学家提示这些强磁场推回正在落向M87*的物质。

RELATED STORIES:

— Star-birthing galaxies can hide supermassive black holes behind walls of dust

— How the Event Horizon Telescope hunts for black hole silhouettes

— Swirling gas helps scientists nail down Milky Way's supermassive black hole mass 

    在物质穿过黑洞的事件地平线之前，磁场还以接近光速的速度将物质的喷射从M87*发射离开，在这个点上没有任何东西能逃脱一个黑洞甚至是光------并添加黑洞已经巨大的质量。（这意味着事件地平线望远镜不能成像黑洞本身，因为它们不发光，但每个黑洞的周围确实以可探测的辐射辉光。

    该研究的合著者、阿塔卡玛的超长基线干涉测量法团队负责人胡戈梅西亚斯在同一份声明中说，"为更强的线性偏振证据研究人员继续分析数据，正如他们说他们的工作可能“仍有改进的余地”一样，现在已经被检测到的这种圆偏振光是非常微弱的，但在更近年中，事件地平线望远镜一直在用更多的站点和改进的灵敏度观测------这意味着正在进行的分析将可能为我们提供关于围绕M87 *秘密的新提示”。

    事件地平线望远镜合作 集体的被信誉为新事件地平线望远镜研究结果的第一作者，该研究结果周三在（11 月 8 日）Astrophysical Journal.上发表的一篇论文中进行了详细说明。