黑洞及其阴影首次在图像中被捕捉到, 这是一个名为 "事件地平线望远镜" (EHT) 的国际射电望远镜网络的历史性壮举。EHT 是一个国际合作, 其在美国的支持包括国家科学基金会。

利用事件地平线望远镜, 科学家们获得了一个位于M87星系中心的黑洞的图像

黑洞是一个极其密集的物体, 任何光线都逃不掉。任何进入黑洞 "事件视界" 的东西, 它的不归点, 都会被消耗, 永远不会重新出现, 因为黑洞的强大引力是难以想象的。就其性质而言, 一个黑洞是看不见的, 但围绕它的材料的热盘却闪耀着光芒。在明亮的背景下, 比如这个圆盘, 黑洞似乎投下了阴影。

这张惊人的新图片显示了梅西埃 87 (M87) 中心超大质量黑洞的阴影, 梅西埃 87 (M87) 是一个距离地球约5500万光年的椭圆星系。这个黑洞的质量是太阳的 65亿倍, 它的阴影在全球范围内涉及八台地面射电望远镜, 它们在一起工作, 就好像它们是一个望远镜, 相当于我们整个星球的大小。

美国宇航局华盛顿总部天体物理学司司长保罗·赫兹说: "这是 EHT 团队取得的一项惊人成就。"多年前, 我们以为我们必须建造一个非常大的太空望远镜来成像一个黑洞。通过让世界各地的射电望远镜像一台仪器一样协同工作, EHT 团队提前几十年实现了这一目标。

为了补充 EHT 的调查结果, 美国航天局的几个航天器是在 EHT 的多波长工作组的协调下, 利用不同波长的光观测黑洞的一项巨大努力的一部分。作为这项工作的一部分, 美国宇航局的钱德拉 x 射线天文台、核光谱望远镜阵列 (NuSTAR) 和 Neil Gehrels SwiftObservatory 太空望远镜任务都与不同种类的 x 射线光相适应, 他们的目光转向了周围的 M87 黑洞与2017年4月的活动地平线望远镜同时进行。如果 EHT 观测到黑洞环境结构的变化, 这些任务和其他望远镜的数据可以用来帮助找出发生了什么。

钱德拉 x 射线天文台特写 M87 星系的核心

虽然美国宇航局的观测没有直接追踪到这一历史图像, 但天文学家利用美国宇航局钱德拉和努星卫星的数据测量 M87 飞机的 x 射线亮度。科学家们利用这些信息将黑洞周围的喷射和圆盘模型与 EHT 观测结果进行了比较。随着研究人员继续研究这些数据, 其他见解可能会出现。

关于黑洞的许多剩余问题, 美国宇航局的协调观测可能有助于回答。关于为什么粒子在黑洞周围获得如此巨大的能量提升, 形成戏剧性的喷射器, 以接近光速的速度从黑洞的极点上涌动出来, 这一谜团挥之不去。当物质落入黑洞时, 能量会流向哪里？

宾夕法尼亚州维拉诺瓦大学的天文学家 Joey Neilsen 代表 eht 的研究机构领导钱德拉和 NuSTAR 的分析, 他说: "x 射线可以帮助我们将事件视界附近粒子的变化与我们可以用望远镜测量的东西联系起来。

钱德拉 x 射线天文台特写 M87 星系的核心

美国宇航局太空望远镜此前曾研究过一种距离 M87 中心 1, 000多光年的喷气式飞机。喷射机是由接近光速的粒子组成的, 从接近事件视界的高度能量射出。EHT 的设计在一定程度上是为了研究这种喷射机的起源和其他类似的飞机。哈勃天文学家在1999年发现的一团名为 HST-1 的射流中的一团物质经历了一个神秘的增亮和变暗循环。

钱德拉、努斯塔和斯威夫特, 以及美国宇航局的中子星内部成分探索者 (NICER) 在国际空间站上的实验, 也看了黑洞在我们自己的银河系中心, 称为射手座 a, 与 EHT 协调。

科学家们强调, 让地面和太空中如此多的不同望远镜都向同一个天体看, 这本身就是一项艰巨的任务。

尼尔森说: "安排所有这些协调观测对 EHT 和钱德拉和努斯特任务策划者来说都是一个非常棘手的问题。"他们做了非常不可思议的工作, 为我们获得了我们所掌握的数据, 我们非常感激。

尼尔森和参与协调观测的同事们将致力于解剖来自 M87 黑洞的整个光谱, 从低能量无线电波到高能伽马射线。有了来自 EHT 和其他望远镜的如此多的数据, 科学家们可能会有多年的发现。