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光子环:天体物理学家“发现黑洞周围引力的一个基本特征”

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  • 2022-08-18 09:54:39

天体物理学家Avery Broderick带领一个研讨小组,运用杂乱的成像算法,基本上“重塑”了M87星系中心的超大质量黑洞的原始图画。

“这就像咱们关掉探照灯去看萤火虫,”Broderick说,他是Perimeter理论物理研讨所和滑铁卢大学的副教员。“咱们现已可以做一些深入的作业--发现黑洞周围引力的一个基本特征。”

一起作者、国立台湾师范大学助理教授浦鸿毅说,经过基本上"剥去"图画的元素,"黑洞周围的环境就可以清楚地显示出来"。

为了完成这一方针,研讨小组在事情地平线望远镜(EHT)剖析结构THEMIS中运用了一种新的成像算法,从M87黑洞的原始观测中别离并提取出显着的环状特征。他们还可以勘探到一个从黑洞向外喷发的强壮喷流的显着脚印。

科学家们的发现既证明了理论猜测,也为探究这些奥秘的天体供给了新的办法,这些天体被以为是坐落大多数星系的中心。

长期以来,黑洞被以为是不行见的,直到科学家用事情视界望远镜(EHT)--一个横跨全球的望远镜网络。使用坐落四大洲的八个天文台,所有这些天文台都指向天空中的同一个点,并以纳秒级的时刻联络在一起;EHT的研讨人员在2017年调查到了两个黑洞。

EHT协作在2019年初次揭开了M87的超大质量黑洞的面纱。然后在2022年,它提醒了坐落咱们银河系中心的相对较小但动荡不安的黑洞,称为人马座A*(或Sgr A*)。超大质量黑洞占有了大多数星系的中心,在一个狭小的空间里包容了非同小可的质量和能量。例如,M87黑洞的质量是地球的2万亿倍。

虽然科学家们在2019年发布的M87图画是一个里程碑,但科学家们以为他们可以经过更聪明的作业来锐化图画并取得新的洞察力。他们使用新的软件技术来重建2017年的原始数据,寻觅理论和模型猜测的潜伏在外表下的现象。新发生的图画描绘了光子环,由一系列越来越尖利的子环组成,然后团队将这些子环堆叠起来以取得完好的图画。

“咱们采纳的办法包含使用咱们对这些黑洞外观的理论了解,为EHT数据树立一个定制的模型,”哈佛-史密森天体物理学中心的团队成员 Dominic Pesce说。“这个模型将重建的图画分解成咱们最关怀的两块,因而咱们可以独自研讨这两块,而不是混合在一起。”

这一结果是或许的,由于EHT是一个“中心是核算的仪器”,Broderick说,他在Perimeter研讨所担任Delaney Family John Archibald Wheeler主席。“它对算法的依靠程度不亚于对钢铁的依靠程度。先进的算法开展使咱们可以勘探图画的要害特征,一起以EHT的原始分辨率出现其余部分。”

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