全球范围的望远镜阵列瞥见银河系黑洞周围的磁场

在我们银河系中心的超大质量黑洞上训练的各种各样的无线电菜肴,揭示了银河系黑暗心脏附近的磁场的一瞥。 结果可以帮助解释为什么黑洞虽然不会发出任何光,但能够使周围的搅拌气体和尘埃随着数千颗恒星的亮度而闪耀。

黑洞的引力是如此强烈,以至于一旦有东西进入内部,就永远无法逃脱; 甚至光都不能出来。 这使得黑洞本身几乎不可能被观察到。 但强大的引力也使得黑洞周围的区域变成了一个明亮而极其活跃的地方。

通常黑洞被吸积盘包围,这是一种绕轨道物质的扁平漩涡。 当任何一种材料太靠近孔的边缘时,称为事件视界,它的原子被撕裂。 虽然原子核消失在地平线以下,但更轻的电子却被黑洞的强磁场所吸引。 它们高速旋转,围绕磁场线旋转。 这种扭转运动使它们发射光子,称为同步辐射,这是靠近黑洞的物质发射的主要来源。

“从黑洞中提取的所有能量都涉及磁性:同步辐射,喷射。 麻省理工学院位于马萨诸塞州韦斯特福德的Haystack天文台的助理主任Shep Doeleman 和事件地平线望远镜(EHT)的首席研究员说,我们刚刚开始梳理它

我们的银河系中心的黑洞,被称为射手座A *(Sgr A *)是一种相对静止的野兽,但它周围的物质却非常明亮。 其他黑洞,不同的称为类星体或活跃的星系核,在宇宙中可以看到足够明亮的光线,它们会产生巨大强大的物质射流,从极地飞出。 要了解这些宇宙怪物如何生产这样的喷气机,需要了解黑洞的磁场。 但到目前为止,还无法将它们贴近事件视界。

现在,由于数据处理和电子设备的最新进展 - 包括视频游戏中使用的图形处理器 - EHT让我们看到了Sgr A *的磁场看起来像什么。 EHT旨在将分散在全球各地的现有射电望远镜集中在一起,并将其用作一种巨型仪器。 菜肴越远,最终图像中的细节越精细。 为了看到相对较小的Sgr A *盘,需要像地球一样宽的分离。 尽管重达400万个太阳,但我们银河系中心的黑洞距离太阳只有1200万公里,不到太阳到水星的距离。 从地球上看它就像在月球上研究比高尔夫球更小的东西。 为了提高其分辨率,EHT最终将包括与夏威夷,法国,格陵兰岛和南极相距甚远的菜肴。 “我们正在创造一种新型的仪器,这在十年前是无法想象的,”Doeleman说。

对于目前的研究,研究人员使用原型EHT,其中包括夏威夷,加利福尼亚和亚利桑那州的天文台。 该阵列探测波长为1.3毫米的无线电波,可以穿透覆盖银河系中心的尘埃和气体云。 这比大多数传统的射电望远镜都能检测到的要短,但它在Sgr A *的光盘闪耀最亮的波长上已经死了。

在今天在线报道的新研究中,该团队并没有寻找无线电波的亮度,而是寻找它们的极化。 围绕磁场线旋转的电子发射偏振光子,揭示磁场的结构。 虽然他们无法制作该地图, ,都在事件视界半径的六倍左右。

哈佛 - 史密森尼天体物理中心的团队负责人迈克尔约翰逊说,无序区域可能会在吸积盘中出现湍流。 这表明Sgr A *的大部分亮度来自靠近事件视界的这个非常小的区域。 他说,更有序的极化可能表明该场被拉伸的地方 - 可能是喷射源。

黑洞和其他物体如何形成喷流是天文学中一个非常有争议的话题。 这样的结果“将有助于我们击败天体物理模型的复杂性,”荷兰Radboud大学奈梅亨的Heino Falcke说,他参与了EHT而不是这项研究。 “我们第一次看到射流形成的足迹。 直视事件视野是理解的关键。“

加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学的天体物理学家Roger Blandford对此表示赞同。 “看到强大的磁场是非常令人鼓舞的。 它强化了喷气式电动机的动力,“他说。 “你可以真正看到这些东西的想法......这是一件令人难以置信的事情。”