travesti
travesti
travesti
點閱人次:1576人
圖 新聞投稿
2023-05-03
物理系學者卜宏毅參與GMVA國際研究團隊 揭開黑洞吸積流和噴流之謎
圖
M87噴流和黑洞陰影在毫米波段的VLBI影像,由加入了ALMA和格陵蘭望遠鏡的GMVA取得。(圖片來源:Lu, Asada, et al. (2023))
圖
用不同波長觀測的M87黑洞陰影影像,左邊來自3.5毫米觀測的GMVA,右邊是使用1.3毫米觀測的EHT影像。(圖片來源:Lu, Asada, et al. (2023); the EHT Collaboration; composition by F. Tazaki)
圖
參與2018年GMVA+GLT+ALMA聯合觀測的電波望遠鏡分布圖。(圖片來源:Kazunori Akiyama (MIT/HO))
圖
格陵蘭望遠鏡與極光。(圖片來源:松下聰樹/中研院天文所)

國立臺灣師範大學物理學系卜宏毅助理教授參與跨國研究計畫,與中央研究院天文及天文物理研究所和數個國際研究團隊合作,使用新的毫米波段觀測,成功獲得影像,首度證實星系中心超大質量黑洞附近,吸積流和噴流起源間的聯繫,研究成果於今年4月發表在國際頂尖期刊《自然》(Nature),為提升臺灣國際能見度貢獻心力。

為了觀測黑洞,全球電波望遠鏡成立了兩個國際合作計畫,藉由分布各地的望遠鏡連線,構成和地球一樣大的虛擬望遠鏡,包括「事件視界望遠鏡」(Event Horizon Telescope, EHT)、「全球毫米波特長基線陣列」(Global mm-VLBI Array, GMVA),分別以不同的波長頻段觀測。

EHT使用1.3毫米波長觀測,取得黑洞陰影影像;GMVA使用3.5毫米波長觀測,重點在於捕捉黑洞附近吸積流及噴流性質。其中,EHT已於2019和2022年,公布人類史上,第1張與第2張黑洞影像照片。

中研院表示,此次黑洞吸積流和噴流成像,是2018年阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡(Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, ALMA)與格陵蘭望遠鏡(Greenland Telescope, GLT),加入GMVA全球連線觀測的成果。由於加入這兩座望遠鏡,使得跨洲望遠鏡連線分辨率和靈敏度提高,首度能在3.5毫米波長對M87星系中心的環狀結構成像,強化GMVA計畫的成像能力。

中研院補充,GMVA測得的環直徑為64微角秒,相當於太空人在月球上回望地球,看到的自拍環形補光燈大小,比EHT用1.3毫米波長觀測到的直徑大50%,與該區域的相對論性電漿輻射相符合。

中研院天文所副研究員暨論文通訊作者淺田圭一說:「由於GLT和ALMA加入GMVA的3.5毫米觀測,與EHT的結果相比,我們有足夠的角分辨率,能解析出核心周圍更厚更大的環,這主要與M87超大質量黑洞周圍的吸積流有關。」

中德馬普伙伴小組(Max Planck Research Group at the Chinese Academy of Sciences)組長、中國科學院上海天文臺研究員路如森提到:「以前我們在不同影像中,分別看到黑洞、噴流,但現在用新的觀測波長,拍攝到黑洞及其噴流的全景照片。」

路如森還指出:「周圍的物質被認為在吸積過程中落入黑洞,但之前沒辦法直接對它成像。這次則用3.5毫米波長,觀測我們之前看到的環,發現變大變厚。這說明新的影像中,看到落入黑洞的物質產生額外的輻射,可以讓我們對黑洞附近的物理過程有更完整的了解。」

M87黑洞周圍發出的光,是由高能電子和磁場之間的相互作用產生,這種現象稱為「同步輻射」。在3.5毫米波長進行的新觀測,揭開這些電子位置和能量的更多細節,還告訴我們一些關於這個黑洞本身的性質:它並不是很餓!它是以低速率消耗物質,僅將一小部分的物質轉化為輻射。

主導論文理論模型的教育部玉山青年學者、臺師大物理系卜宏毅助理教授解釋:「利用數值模擬黑洞環境,並建立黑洞系統輻射特徵的理論模型,我們確定影像中的環狀結構與吸積流有關。此研究成果仰賴了在不同頻率的高解析度觀測。」

對M87黑洞的探索,並未就此結束,因為一系列強大望遠鏡的進一步觀測,將會持續解開它的祕密。

韓國天文研究院、前中研院天文所博士後研究人員朴鐘浩博士強調:「未來毫米波的觀測,將會探索M87黑洞隨時間的演化,並且提供黑洞在電波波段的多種影像。」

東亞天文臺臺長賀曾樸院士補充:「由臺灣主導的GLT和以臺灣為重要合作夥伴的ALMA,所提供的資料提高了觀測靈敏度和解析度,從而導致這新發現,同時,也看出使用3.5毫米觀測的GMVA,比我們最初預期的強大得多。今年,東亞天文臺馬克斯威次毫米波望遠鏡(James Clerk Maxwell Telescope, JCMT),也已經加入此陣列,利用ALMA-GLT-JCMT創造的金三角,將成為全球VLBI陣列的基柱,未來計畫拍攝黑洞附近影片,使我們可以探索物質如何吸積到黑洞,及如何從黑洞附近噴發出來。」(資料來源:中研院/編輯:吳韋諒/核稿:胡世澤)

論文原始連結:https://www.nature.com/articles/s41586-023-05843-w

上一筆
下一筆
上一筆