銀河系中心的秘密即將揭曉?拍攝首張黑洞照片的望遠鏡,將于5月12日公布一個重大發現

天空之城 2022/05/06 檢舉 我要評論

自從人類開始仰望星空以來,就對浩瀚的宇宙充滿了好奇,這樣的情況直到現在依然如此,借助各式各樣的觀測設備,現代人類可以拍攝到大量的宇宙深空照片,幾乎每天都有更新,在近幾年拍攝的照片之中,最有價值的應該就下面這張照片了。

這張照片就是人類的首張黑洞照片,由視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,簡稱EHT)合作組織于2019年4月10日公布,其拍攝對象是位于「M87」星系中心的一個超大質量黑洞——「M78*」,這個黑洞的質量約為太陽質量的65億倍,距離地球大約5500萬光年。

此次對「M78*」的直接成像幫助人類確認了「黑洞」這種奇異的天體在宇宙中確實存在,同時也驗證了愛因斯坦的廣義相對論的正確性(科學家發現此次觀測到的黑洞陰影與廣義相對論所預言的結果幾乎完全一致),可以說是對人類的宇宙學具有相當重要的意義。

值得注意的是,「M78*」并不是EHT唯一的目標,根據歐洲南方天文臺(ESO)發布的消息,拍攝首張黑洞照片的視界望遠鏡,將于2022年5月12日13:00(世界時)公布一個重大發現。到底是什麼「重大發現」呢?目前我們只能進行猜測。

過去的研究表明,在銀河系中心存在著一個非常明亮并且非常致密的射電波源——「人馬座*」(Sagittarius A*),盡管科學界普遍認為,「人馬座A*」應該就是一個超大質量黑洞,但這畢竟只是通過觀測數據間接推測出的一種假說。

(圖為2018年在「人馬座A*」附近運動的恒星)

實際上,還是有一些科學家認為「人馬座A*」并不是超大質量黑洞,比如說在2021年5月21日,一個來自意大利國際相對論天體物理學中心的研究團隊就在《皇家天文學會通訊月刊》上發表論文稱,「人馬座A*」有可能只是一種特殊的暗物質團。

也就是說,想要確認銀河系中心到底有沒有一個超大質量黑洞,我們還需要進一步的證據,與之對應的是,對于EHT將于5月12日公布的內容,歐洲南方天文臺給出的提示是:「這是一個與銀河系有關的、具有突破性的重大發現」。

在此基礎上,再考慮到視界望遠鏡所擅長的觀測領域,我們就可以合理地猜測,這個「重大發現」應該就是EHT對「人馬座A*」進行了直接成像(就像人類的首張黑洞照片那樣),而如果真是這樣的話,那就意味著銀河系中心的秘密即將揭曉。

與前文提到的「M78*」相比,「人馬座A*」的質量要小得多,大約只有太陽質量的430萬倍左右,如果「人馬座A*」真的是一個黑洞的話,那麼它的視直徑就只有50個微角秒,這是什麼概念呢?這樣說吧,假如現在有一個人能夠從月球上看到地球上的一份報紙,那麼他所看到這份報紙上的文字末尾的句號的視直徑,大概就是1微角秒。

(注:視直徑也稱視大小,我們可以簡單地將其理解為,視直徑就是我們所看見的物體的視角,對于同一個物體來講,它距離我們越遠,其視直徑就越小)

盡管如此,視界望遠鏡仍然有能力對「人馬座A*」進行直接成像,簡單來講,視界望遠鏡其實就是一個由分布于世界各地的許多射電天文臺或射電望遠鏡等觀測設施組成的陣列。

如上圖所示,這些觀測設施通過一種被稱為超長基線干涉(VLBI)的技術整合在一起,共同組成了一個擁有高靈敏度、高角分辨率的虛擬望遠鏡,要知道一個望遠鏡的直徑越大,它的分辨率就越高,而視界望遠鏡的直徑可以認為是與整個地球的直徑相當,其分辨率之高可想而知。

從技術層面上來看,就算「人馬座A*」是一個黑洞,視界望遠鏡也可以「看」到它,準確地講,應該是「看」到這個黑洞的陰影,通常情況下,被黑洞捕獲的物質會沿著一種螺旋形的軌道墜入黑洞,在此過程中,這些物質會被黑洞強大的引力被加速到接近光速(因為角動量守恒),并因為劇烈的摩擦而釋放出大量的電磁波,進而勾勒出黑洞的陰影。

總而言之,如果以上的猜測是正確的,那銀河系中心的秘密就即將被EHT揭曉,在那里到底有沒有一個超大質量黑洞?如果有的話,它究竟長什麼樣子?不得不說,這實在是令人期待。

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