(图片说明:黑洞艺术图)
当物质被黑洞吞噬时,它们会旋转着加速向黑洞下落,就像是你打开水槽的塞子后水会旋转着涌入下水道一样,这就是黑洞的吸积盘。在这个过程中,物质的能量会大幅增加,从而发出辐射,变得极其明亮,而这个明亮的吸积盘,正是天文学家们了解黑洞的重要手段。
即便如此,想要观测一个黑洞,难度仍然是非常大的,对于人类目前的每一个观测设备来说都是不可能完成的任务,它们的口径都太小了。
于是,甚长基线干涉基数迎来了它发挥的舞台。通过分布于世界不同角落的八台望远镜,天文学家们将它们等效成了一个直径和地球一样大的虚拟望远镜,这就是事件视界望远镜。凭借着这台强大的虚拟望远镜,我们终于可以在X射线波段拍摄黑洞的吸积盘,了解这种神秘的天体。
(图片说明:历史上第一张黑洞照片)
历史上第一张被人类拍照的黑洞,是一个距离我们5500万光年的超大质量黑洞,它位于M87星系的中心,因此被称为M87*。天文学家指出:这个黑洞的质量是太阳的65亿倍,体积是太阳的680万倍,绝对是宇宙中的怪兽。
就在2021年3月24日,天文学家们又公布了事件视界望远镜的最新成果,那就是偏振光下的黑洞照片。乍看之下,这张图片和上一次好像有点类似,而且都是来自于M87*。那么,这两次照片到底有什么区别呢?其中蕴含着怎样的秘密呢?
偏振光下的黑洞照片
(图片说明:3月24日发布的黑洞照片)
首先我们要知道,什么是偏振光呢?
我们知道,X射线和电磁波都属于横波。所谓的横波,指的是在向前传播的同时,还会向左右、上下、斜上下等各个方向振动。但是,如果进行某种方向上的遮挡或者是其他干扰因素,那么某些特定方向上的电磁波就会被拦住,导致传到观测者眼里的只有特定方向上的电磁波,这就是偏振。
(图片说明:电磁波属于横波)
偏振的应用相信大家都有体验,那就是电影院里的3D电影,就是用两种偏振光拍摄,然后利用3D眼镜上两个只能接受特定方向偏振光的镜片,就能看到3D效果了。
按说黑洞的吸积盘所释放出来的光,原本应该是各个方向上都有的。可这一次拍摄的照片显示,它居然是偏振的。这意味着,一定有什么机制把其他方向上的X射线给屏蔽了。天文学家的研究结果表明,导致这个现象的原因,就是黑洞的磁场。
正如科罗拉多大学博尔德分校的天文学家Jason Dexter指出的那样:“观测结果告诉我们,黑洞的边缘拥有着恐怖的磁场,当高温气体被引力拉扯的时候,它能够通过推力将这些气体反推出去,只有通过了黑洞磁场的气体才能打着转进入到事件地平线。”
(图片说明:黑洞的相对论性喷流)
通过这次照片,天文学家们确认了黑洞磁场的一些特性,而这对于我们理解黑洞的相对论性喷流具有重要意义。据观测,黑洞在吞噬物质的同时,还会从两极释放出强大的等离子体束,其速度甚至接近光速,因此称为相对论性喷流。比如M87*的喷流,就高达光速的99%。
长期以来,天文学家们一直认为这些喷流来自于黑洞的恐怖磁场,但苦于没有实际的观测证据。而这一次的黑洞照片,证实了天文学家们的猜想,对我们理解黑洞有着重要的意义。
未来,事件视界望远镜还将继续工作,实际上该项目组每年都会进行联合工作,致力于拍摄更多黑洞的照片。我们也期待天文学家拍摄到我们银河系内的超大质量黑洞——人马座A*。毕竟对于我们自己的星系来说,有更多秘密值得我们去探索。
(友情提示:这张由钱德拉和南非MeerKAT望远镜拍摄的银河系中心照片适合横屏放大看!)
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