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活动Horizo​​ n Telescope揭示了湍流的黑洞进化:摆动M87黑洞的阴影

2021-11-10 10:50:14来源:

M87 *黑洞外观的快照,通过成像/几何建模获得,2009 - 2017年通过成像/几何造型获得望远镜阵列。所有环的直径相似,但亮点的位置变化。

2009 - 2017年EVENTING望远镜观测的分析显示了M87黑洞图像的湍流演变。

2019年,事件Horizo​​ n Telescope(EHT)合作交付了一个黑洞的第一张图像,揭示了M87 * - M87 Galaxy中心的超迹象物体。EHT团队现在已经使用了去年学到的经验教训,以分析2009 - 2013年的档案数据集,其中一些未在之前发布。分析显示了跨多年的黑洞图像的行为,表明新月的阴影特征的持久性,而且还有其定向的变化 - 新月似乎是摆动的。今天在天体物理学期刊中出现了全面的结果。

EHT是一种全球望远镜阵列,使用非常长的基线干涉测量(VLBI)的技术进行同步观察。它们在一起形成虚拟地球大小的无线电盘,提供了唯一的图像分辨率。“随着EHT的令人难以置信的角度分辨率,我们可以观察到在月球上玩的台球比赛而不是忘记得分!” Maciek Wielgus表示,天文学家,Astrophysics / Harvard&Smithsonian,Black Hold Initiative C系列,以及本文的主要作者。早期EHT原型阵列观察到2009-2013 M87 *,望远镜位于2009 - 2012年的三个地理位置,2013年有四个地点。2017年,EHT达到了全球五个不同地理位置的望远镜的成熟度。


根据数值模拟表示一年M87 *图像演进的动画。显示了新月的明亮侧的测量位置角,以及42微弧圈。对于动画的一部分,显示了模糊到EHT分辨率的图像。

“去年我们看到了一个黑洞阴影的形象,由热等离子体形成明亮的新月,并在M87 *周围旋转,以及我们预期黑洞的活动视野,”说Wielgus。“但这些结果仅基于2017年4月在整个一周的窗口中进行的观察,这太短暂地看到了很多变化。根据去年的结果,我们提出以下问题:这种类似档案数据的新月形态是否一致?档案数据会表明新月的相似尺寸和方向吗?“

2009 - 2013年的观察组成的数据远低于2017年在2017年执行的数据,这使得不可能创建图像。相反,EHT团队使用统计建模来查看M87 *随时间外观的变化。虽然在成像方法中没有关于源形态的假设,但在建模方法中,数据与一系列几何模板进行比较,在这种情况下是非均匀亮度的环。然后采用统计框架来确定数据是否与这些模型一致,并找到最佳拟合模型参数。

将分析扩展到2009 - 2017年观察,科学家们表明M87 *坚持理论期望。黑洞的阴影直径与爱因斯坦的一般相对论的预测保持一致,对于65亿太阳能群众的黑洞。“在这项研究中,我们表明,一般的形态或不对称戒指的存在,最有可能持续几年时间,”国家射频天文学天文台(Nrao)的詹桑科尤特·帕迪斯·天文台,和该项目的贡献者。“多个观察到时期的一致性使我们比以往任何时候都与M87 *的性质和阴影的起源有更多的信心。”

望远镜参与2009 - 2018年M87 *的EHT观察和预期的阵列预期2021年。

但是,虽然新月直径保持一致,但EHT团队发现数据隐藏了一个惊喜:戒指摆动,这意味着科学家的大消息。首次,它们可以在极端的重力条件下瞥见靠近黑洞的流量的动态结构。研究该地区持有理解相对论喷射发射等现象的关键,并将允许科学家制定一般相对论理论的新测试。

落在黑洞上的气体高达数十十亿度,电离,并且在磁场的存在下变动。“因为物质的流动是湍流的,所以新月似乎随着时间的推移而摇晃,”Wielgus说。“实际上,我们看到那里的变化很大,而不是所有的构造模型允许这么多摆动。这意味着我们可以根据观察到的源动力学开始统治一些模型。“

“这些早期EHT实验为我们提供了长期观测的宝库,即目前的EHT,即使是其显着的成像能力,也不能匹配,”EHT的创始导演Shep Doeleman说。“当我们第一次测量2009年的M87 *的大小时,我们无法预见到它会给我们第一次瞥见黑洞动态。如果你想看到一个十年的黑洞,那么没有替代十年的数据。“

EHT Project Scientics Geoffrey Bower,Sinica,天文学研究所和天体物理学(Astrophysics(Asia)的研究科学家补充说:“使用扩展的EHT阵列监控M87 *将提供新的图像和更丰富的数据集来研究湍流动态。我们已经在努力分析2018年的数据观察,其中包括位于格陵兰岛的额外望远镜。在2021年,我们正在规划有两个网站的观察,提供非凡的成像质量。这是学习黑洞的真正令人兴奋的时刻!“

参考:“监测2009 - 2017年M87 *的形态与活动视界望远镜”由Maciek Wielgus,Kazunori Akiyama,Lindy Blackburn,Chi-Kwan Chan,Jason Dexter,Sheperd S. Doeleman,Vincent L. Fish,Sara Issaoun,Michael D 。Johnson,Thomas P. Krichbaum,Ru-Sen Lu,Dominic W.Pesce,George N. Wong,Geoffrey C. Bower,Avery E. Broderick,Andrew Chael,Koushik Chationjee,Charles F.Gammie,Boris Georgiev,Kazuhiro Hada, Laurent Loinard,Daniel P. Marrone,Richard Plambeck,Jonathan Weintroub,Matthew Dexter,David He MacMahon,Melvyn Wright,Antxon Alberdi,Walter Alef,Keiichi Asada,Rebecca Azulay,Anne-Kathrin Baczko,David Ball,MislavBaloković, Enrico Barausse,John Barrett,Dan Billet,Wilfred Boland,Katherine L. Bouman,Michael Briner,Christiaan D. Brinkerink,Roger Brisenenden,Silke Britzen,Dominique Broguiere,Dominique Broguiere,Thomas Bronzwaer Doosoo Yoon,Andréymany,Ziri Younsi,…冯元,叶飞元,J.Anton Zensus,广大赵,山山赵和ZI 20020年9月23日燕珠,天体学科杂志
.DOI:10.3847 / 1538-4357 / ABAC0D

Event Horizo​​ n Telescope的国际合作宣布2019年4月10日通过创建虚拟地球大小的望远镜在2019年4月10日在2019年4月10日在广播银河系中的核心拍摄了一个黑洞的形象。通过相当大的国际投资支持,EHT将现有的望远镜与新颖系统联系起来 - 创建具有最高角度分辨率的新仪器尚未实现。

涉及EHT协作的近的望远镜是:Atacama大毫米/淹没阵列(Alma),Atacama Pathfinder Explorer(Apex),格陵兰望远镜(自2018年以来),伊拉姆30米望远镜,伊拉姆Noema天文台(预期2021),KITT峰望远镜(预计2021),詹姆斯·克利克麦克斯韦望远镜(JCMT),大型毫米望远镜(LMT),亚丘塞尔阵列(SMA),亚丘望远镜(SMT)和南极望远镜(SPT )。

EHT联盟由13个利益相关者机构组成;亚利桑那大学学术馆天文学和天体物理学研究所,芝加哥大学,东亚天文台,哈佛 - 史密森安天文学中心,歌德 - 大学法兰克福,该研究所的大型射频毫米,大毫米望远镜, Max-Planck-Institut毛皮上场,MIT Haystack天文台,日本国家天文天文台,地区理论物理学研究所和拉丁德大学。