第一张银河系中心黑洞的照片

一个由哈佛大学天体物理中心的科学家领导的国际天文学家团队。三年前首次直接拍摄黑洞图像的史密森尼现在又拍摄了第二个黑洞的图像，这一次是人们期待已久的银河系中心黑洞的一瞥。

这张新照片是由Event Horizon Telescope (EHT)合作组织的研究人员拍摄的，他们于2019年发布了第一张照片。该小组一开始针对两个黑洞，但由于两个项目的复杂性不同，他们一次只关注一个。

“这是我们的超大质量黑洞，”哈佛黑洞计划主任、EHT小组成员、约瑟夫·佩莱格里诺大学科学史和物理学教授彼得·加里森说。“这是我们生活的中心。”

这个对象的形象被称为人马座A *,通常被称为Sgr A *(发音sadge-ay-star),显示了一个黑洞的警示信号,也早一点在梅西耶87星系M87:明亮的超热发光材料在一个黑暗的中心环如此密集的和无底,即使光线也无法逃脱。光线围绕被称为视界的黑暗中心弯曲的方式，显示了该物体强大的引力，其引力是太阳的400万倍。

今天在《天体物理学杂志通讯》的特刊中描述的这幅新照片，提供了第一个直接的视觉证据，表明潜伏在2.7万光年外的地球星系中心的巨型黑洞实际上是一个超大质量的黑洞。它还支持了这些宇宙怪物存在的理论，并可能有助于解释星系是如何形成的。

“看到这明亮的环绕黑洞的黑暗曾经是惊人的,但现在有见过两次,我们开始真正有信心我们所看到的星系的中心有这些巨大的黑洞数百万甚至数十亿倍太阳质量的,”盖利森说。

美国东部时间上午9点刚过，EHT项目的成员在华盛顿特区的国家记者俱乐部(National Press Club)公布了这张照片，与此同时，世界各地的其他6个城市也举行了新闻发布会。

在新闻发布会上,迈克尔·约翰逊,天体物理学家过去的CfA和领导成员表示项目的一个重要教训是银河系中心的黑洞似乎doesn’t吸引尽可能多的材料,提高环境的相对稳定。

约翰逊说:“M87有宇宙中最大的黑洞之一，它发射的射流穿透了整个星系，而Sgr a *让我们看到了更标准的黑洞状态，安静和安静。”

美国国家航空航天局的爱因斯坦研究员莎拉·伊绍恩为EHT小组进行观测和成像工作，并在德国举行的欧洲新闻发布会上讨论了这幅图像。她说，这张新图像揭示了黑洞的一些以前未知的关键细节，包括黑洞的一侧几乎正对着地球。

“这些性质，黑洞基本性质的知识将帮助我们以后更详细地研究黑洞的天体物理学，”伊绍恩说。

伊索恩还指出，这一新观点进一步巩固了爱因斯坦关于引力和相对论的理论。

“Sgr A *最酷的地方是,我们知道它的质量的准确性我们确切知道爱因斯坦的相对论应该预测中心应该是多大的影子——大约50 micro-arcseconds角大小或6000万公里,“Issaoun说。“这是我们在形象中衡量的。”

研究人员通过事件视界望远镜(Event Horizon Telescope)的观测生成了这幅图片。事件视界望远镜是一个全球射电望远镜网络，连接在一起形成了一个地球大小的虚拟仪器。2017年4月，位于四大洲六座山脉上的八座射电天文台连续10天对着两个黑洞——Sgr a *和位于椭圆星系M87中心的一秒钟——反复观测。

通过超级计算机算法处理这些观测数据，我们得到了M87黑洞的图像，以及刚刚发布的图像。

现在可以对这两幅图像进行比较，以获得关于这些超大质量巨行星内部工作的有价值的见解，以及它们如何与周围环境相互作用，这一过程被认为在星系的形成和演化中发挥着关键作用。

M87位于室女座星系团中，距离我们5500万光年，质量大约是太阳的65亿倍。这个由气体和尘埃组成的明亮的圆圈在它周围聚集和旋转，被称为吸积盘。绕着这个巨大的物体旋转需要很多天。这意味着，当EHT团队用望远镜对它照射数小时时——使用一种叫做甚长基线干涉测量法的技术，其工作原理就像用相机拍摄长曝光图像一样——任何变化都是非常缓慢的。

另一方面，Sgr A*在小的一边。Issaoun在德国的新闻发布会上说，如果M87有一个甜甜圈那么大，那么它将有一个足球场那么大。这意味着以接近光速运行的过热气体需要几天才能绕M87轨道运行，而绕Sgr A*轨道运行只需几分钟，这就是为什么图像中有这么多运动模糊的原因。

“打个比方，如果你让一个成年人长时间曝光拍照，他们只是坐着不动。那是M87，”伊绍恩说。“对于Sgr A*来说，你让一个蹒跚学步的孩子跑来跑去，你试图用长曝光相机拍下他们的照片。你只会看到一堆模糊的东西。”

此外，在地球和银河系中心之间有一个巨大的电离气体云，它扭曲了EHT对位于银河系中心的Sgr a *的图像。

“我们正在通过我们之间所有的尘埃和气体组成的星际汤观察我们自己的银河系中心，”丹尼尔·帕兰博(Daniel Palumbo)说，他是哈佛大学在CfA的研究生，从事数据分析。“这种物质散射了我们从Sgr A*观察到的光。就像透过磨砂玻璃看东西一样。”

“这是我们的超大质量黑洞。这是我们生活的中心。——哈佛大学黑洞计划主任彼得·加里森

看到这些困难，事件视界团队首先关注M87的数据，然后才将全部注意力转向Sgr A*。

最后，研究人员能够生成他们的最终图像，这不是一张图像，而是使用不同的计算方法生成的数千张图像的平均值，以解释气体的运动。

单独的图像显示了许多不同的结构，突出了计算方法的不确定性，Sgr A*的快速变化的外观，包括所有的运动和等离子体耀斑。平均图像保留了在不同图像中更常见的特征，并抑制了出现频率较低的特征。

“我们想知道如何从所有这些可能的图像中测量环的结构，””说，他是CfA的博士后研究员，他对环进行了精确的测量，并努力将多个晚上的观测数据合并到周四发布的最后一张图像中。

现在有两个大小不同的黑洞的图像，这让天文学家特别兴奋，他们已经开始使用这些新数据来测试关于超大质量黑洞周围气体如何运动的理论和模型。它也标志着EHT的一个里程碑式的合作成就，EHT由来自全球80个研究所和11个天文台的300多名研究人员组成。

“打个比方，如果你让一个成年人长时间曝光拍照，他们只是坐着不动。M87。对于Sgr A*，你有一个蹒跚学步的孩子在
5附近奔跑，你只会得到一堆模糊。——Sara Issaoun，美国国家航空航天局爱因斯坦研究员

大部分工作都是在哈佛校园进行的，有数十名天文学家、博士后研究员、研究生和黑洞计划和CfA的本科生。

“跨学科的专业知识在史密森学会,哈佛,和天体物理学中心的,我们这里的大群已成为这个重心有远见的项目,和孵化器发现在未来十年,“CfA科学家Sheperd Doeleman,过去的创始董事和黑洞联合倡议。

研究这些庞然大物的工作远未结束。小组成员表示，他们正在研究下一代EHT (ngEHT)项目:捕捉黑洞的视频。该项目将涉及设计新的超高速仪器和计划过去电台天线阵列的数量增加一倍,将允许科学家“创建一个地球般大小的电影摄影机”,“黑洞会带来充满活力的生活,”Doeleman说,他也领导ngEHT项目。

约翰逊说:“我们知道这里有更多的6037。”“我们知道，有一些鲜明的特征是广义相对论的紧密预测。这就是我们如何进一步推进我们的理论。We’re希望在世界各地增加这些新的望远镜，能够真正挖掘这些尖锐的特征，能够看到这些高分辨率的电影。”

美国东部时间今天下午3点，一个独立的CfA科学家小组将参加一个公开的问答，并将在CfA的Facebook和YouTube页面上进行直播。周一下午5点15分，在哈佛科学中心C厅，将有一场特殊的公开活动，哈佛EHT团队的成员将讨论研究结果。

文章旨在传播新闻信息，原文请查看https://news.harvard.edu/gazette/story/2022/05/second-black-hole-image-unveiled-first-from-our-galaxy/