我一直在摇摆—— M87黑洞“光环”行为艺术鉴赏_风闻

　　作者：Mike Wall

　　翻译：王茸

　　校对：杨伯顺 王婧彧 张砚斌 张宇辰

　　审阅：牧夫天文校对组

　　美编：徐⑨坤

　　后台：库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤

事件视界望远镜 (The Event Horizon Telescope，简称EHT)，借助分布于世界多地的8处地面射电望远镜联合观测，口径等效于地球直径，才捕捉到这张划时代的M87星系中心的超大质量黑洞及其阴影的图像。

Credit: EHT Collaboration

　　首张黑洞照片正在向我们倾诉更多秘密

　　2019年4月，EHT项目的科学家们公布了这张史诗级的照片，照片主角就是潜伏在M87中心超大质量黑洞，它距离我们大约5300万光年。

　　M87中心超大质量黑洞的剪影在照片中依稀可见，这个巨大的黑洞质量约是太阳的65亿倍。从外部意图窥见黑洞内部是不可能的，黑洞的贪婪足以吞噬一切，就算是光也无法逃逸。光不能逃逸的这个临界范围，便是黑洞的事件视界。

　　阴影周边的那圈光亮，来自高速过热气体辐射，他们在M87中心超大质量黑洞周围盘旋，难逃被吞没的命运。图像中，下半圈的月牙环更为明亮。

　　图像中的M87中心黑洞是一张快照，由EHT在2017年4月拍摄。在最新的研究中，EHT团队回顾了过去十多年间的数据，研究了M87中心超大质量黑洞的行为规律。

　　EHT结合了来自世界各地的数据，打造了观测口径等效于地球直径的虚拟望远镜。2017年该项目瓜熟蒂落，分布于世界六地的八处望远镜于当年4月观测到了M87中心超大质量黑洞。但EHT团队在此之前就已经开始研究这个超大质量黑洞，而那时望远镜们还在向着实现“火力全开”而努力。

　　新瓶装老酒。本次研究回顾了2009至2012年（那时，EHT联合了3处望远镜）以及2013年（新增1处望远镜）的观测数据。早期信息太少，无法获得图像。但在新近的研究中， 科学家们已经可以利用统计模型归纳出M87中心超大质量黑洞的主要特征和周围状况。

　　举个例子，研究团队发现M87中心超大质量黑洞的剪影大小在过去十年一直保持稳定，这也与爱因斯坦广义相对论中关于大质量黑洞的判断一致。

　　合作者Kazu Akiyama 是一名在麻省理工学院赫斯塔克天文台（Massachusetts Institute of Technology’s Haystack Observatory）工作的科学家，评论说：“这次研究中，我们展示了这个非对称环的普通形态，这种形态很有可能已经持续了一些年。这是对理论假设的一次重要证明，因为多个观察期内的稳定性让我们对M87中心超大质量黑洞以及其阴影的来源研究抱有更大的信心。”

　　但并非一切都未曾改变。其实，最新发表在天体物理学报（The Astrophysical Journal）的分析文章就告诉我们，随着时间的推移，M87中心超大质量黑洞的光环存在非常明显的晃动。这个结果让EHT团队也吃了一惊。

　　“事实上，我们看到了那里发生了许多变化，但不是所有关于黑洞吸积的理论模型都能解释这么多的’摇摆’。这意味着我们可以开始排除一些基于动态观测源建立的模型了。” 第一作者Maciek Wielgus这样解释了观测结果，他也是哈佛-史密松天体物理中心（Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics）的天文学家。

上图为通过成像/几何模拟所获得的M87中心超大质量黑洞的图像，观测数据来源为2009-2017年EHT联合射电望远镜。从图中可以看出，所有环的直径都类似，但是亮面的位置在改变。

Credit: M. Wielgus, D. Pesce & the EHT Collaboration

　　研究成员们评价说，这些最新的研究结果为天文学家们提供了史无前例的角度来观察黑洞的动态变化，这使得科学家们可以用前所未有的方法去检验广义相对论。

　　Sheperd Doeleman是EHT项目的发起负责人，也在哈佛大学以及哈佛-史密松天体物理中心（Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics）任职。他在公告中介绍道：“这些早期的EHT 实验为我们提供了进行长期观测的宝贵资料，即便是如今拥有优秀成像能力的EHT也望尘莫及。”

　　Doeleman解释道：“2009年，我们第一次测量M87中心超大质量黑洞的大小时，也没能预料到对黑洞动态的惊鸿一瞥。想要看到黑洞在十年间的进化演变，只能依靠收集十年的数据，别无他法。”

　　目前的EHT计划将继续研究M87中心超大质量黑洞以及银河系中心超大质量黑洞，也就是人马座A*（Sagittarius A*）。人马座A*的质量相当于太阳质量的430万倍。项目只能在多个观测地点的天气共同允许的条件下观测，这意味着只能在三月和四月的短暂窗口期收集数据。

　　受新冠疫情的影响，一些参与EHT计划的望远镜已经关闭，因此，EHT的2020年观测计划被迫取消。但EHT团队将在2021年强势回归，并且加强为由11架望远镜组成的阵列。

　　有更多的信息亟待分析，其中就包括那些在2018年观测期内收集的数据。而对这些数据的整合，归并和分析仍然需要相当长的时间。

　　Geoffrey Bower 是EHT项目科学家，同时也是夏威夷大学希洛分校天文学与天体物理学系（Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics in Hilo, Hawaii）的研究学者，他在此篇说明中也评论道：“这绝对是一次研究黑洞的兴奋时刻！”

　　参考文献：

　　https://www.space.com/m87-black-hole-wobble-event-horizon-telescope

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天上有个黑洞诶~湖里还有一个

…..好吧那是日全食和倒影

图片版权: Thierry Legault