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银河中心黑洞长啥样?弯曲亮弧似新月
2013-01-22 08:34:54   编辑:上方文Q   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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新浪科技援引美国太空网的报道称,天文学家们认为在我们银河系的中央隐匿着一个巨型黑洞,然而迄今我们却从未能获得这个黑洞的直接观测图像。在不久的将来我们即将拥有可以对这个黑洞进行直接成像的技术,而在此之前,科学家们近日对于我们届时进行这种观测时可能将会目睹的情景进行了预测。

根据预测结果,科学家们认为当我们实际对其开展首次观测时,我们所获得的图像可能会是一个类似新月状的亮弧形,而不是此前其他预测中认为的那样是斑斑点点的。

银河中心黑洞长啥样?弯曲亮弧似新月

科学家们之所以开展这样的预测,实际上这是作为他们开展未来实际拍摄图像解译准备工作的一部分。目前用于进行这项观测的设备正在建设之中。

加州大学伯克利分校学生艾曼·坎姆拉丁(Ayman Bin Kamruddin)上周在加州长滩举行的美国天文学会第221次会议上做了相关研究的海报展示。他说:“没有人曾经拍摄到黑洞的图像。它们在夜空中太渺小了。现在我们仅仅是获得了更多的相关细节,但是我们还没有得到图像。

在这里必须向读者澄清一点:黑洞是看不到的,这是毫无疑问的,因为即便是光也会由于黑洞的强大引力而被束缚,无法逃离,然而,黑洞的边界,也就是物体一旦跨越便无法逃离的范围边界线——即所谓的“视界”,则是可以看到的。由于大量物质在这里滑入黑洞的引力陷阱而万劫不复,由于高速运动和物质之间的剧烈摩擦会产生剧烈辐射,这些辐射可以被从远处观测到。

坎姆拉丁表示:“黑洞的边界附近存在很多有趣的物理过程,在这些过程中会有电磁辐射发出。从技术上来说,我们并没有‘看到’黑洞,我们只是清晰地确定出了它的视界范围。”

而科学家们目前正在构建用于开展这项观测的工具正是被称作“视界望远镜”的大型联网观测阵列。该望远镜阵列计划将全世界各地的多台大型射电望远镜联网,组合成一台等效口径巨大的射电望远镜,从而可以分辨出此前无法想象的黑洞视界附近的细节景象。

坎姆拉丁的合作研究者,同样来自加州大学伯克利分校的天文学家杰森·达克斯特(Jason Dexter)表示:“视界望远镜是首台分辨力强大到足以观察到视界级别细节的观测设备。我认为,设想在未来5年之内我们就将获得有关图像的可能性并不是不可能的。”

目前这台组装中的视界望远镜已经开始获取一些初步观测数据,如其针对银河系中心的半人马A*就开展了一些观测工作。半人马A*是一个位于南天的强烈射电源,一般认为这里便是银河中心超大质量黑洞的所在地。

坎姆拉丁和达克斯特将观测获得的数据和不同的物理模型开展比对,结果发现其拟合最佳的情况是一种新月形的图像,而不是原先普遍认为的是一种所谓“非对称高斯”的点状形状。

在这个模型中,最终的新月形形状是从一个扁平的炸面圈形状,即所谓“吸积盘”逐渐变化形成的。吸积盘是当大量外部物质在高速旋转中落向黑洞时在其视界周围形成的扁平形状物质盘。从地球上观察,当尘埃气体物质围绕黑洞高速转动,这个吸积盘的一侧的物质作向着地球视线方向的运动,此时由于多普勒效应,这一部分的吸积盘看上去会显得亮一些;而另一侧由于物质作原理视线方向运动,这一部分会显得相对暗弱一些。

在这个新月形图案的中央部位还有一个黑色区域,即所谓“黑洞阴影”,这代表的是黑洞本身,它是一个密度几乎无限大的,引力惊人的奇异区域。坎姆拉丁表示:“这一区域确实会发生极其严重的光线弯曲,这是广义相对论和此处超强引力场作用的结果。”

这一结果显示新月形模型和实际观测数据吻合度最佳,这项结果将帮助研究人员区分现有各种相关的物理模型中哪些是正确的,可以采纳,而哪些则是错误的,需要舍弃。最终,天文学家们希望运用视界望远镜设备来获得半人马A*的清晰图像,以便估算银河系中心这个庞然大物的精确质量值。

坎姆拉丁表示:“仅仅获取图像这一任务本身便将是让人绞尽脑汁的。它将为我们提供有关黑洞视界的直接证据,人们进行了预测,但是从来都不曾有实际观测图像予以证实。因此实际拍摄到它的影像将会帮助淘汰一些不合理的物理模型。”

 

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