臺北市立天文科學教育館

中央研究院天文及天文物理研究所參與「事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope, EHT）」國際合作計畫，觀測銀河系中心超大質量黑洞研究成效卓越，於5月12日晚間舉辦全球同步記者會，公布銀河系中心超大質量黑洞的第一張影像，亦成為銀河系中心黑洞存在的「第一個直接觀測證據」。

圖說:銀河系中心超大質量黑洞人馬座A星的第一張照片
 

事件視界望遠鏡科學團隊(EHT)，曾在2019年拍攝了第一張位於室女座M87星系中心的超大質量黑洞剪影，震驚全世界。事隔三年，又公告這「開創性」的訊息，其內容就是科學家們追蹤多年的銀河系中心區域，那個看不見的超大質量緻密天體，名為人馬座A星（簡寫為Sgr A*）。Sgr A*黑洞與 M87星系中心黑洞圖像擁有相同的環狀結構和剪影。黑洞強大的重力，導致事件視界外，光子的運動軌跡形成彎曲狀態，這兩個黑洞的明亮光環形狀與大小，其結果亦驗證廣義相對論預測。本突破性發現有助於進一步理解銀河系中心，以及此巨大黑洞如何與周圍環境相互作用。
 

圖說:夏季銀河
 

先來比較這兩黑洞的差異，位於M87星系中心的黑洞質量約為太陽的65億倍，距離地球約為5,500萬光年；而位於銀河系中心的黑洞質量約為太陽的430萬倍，距離地球約為2.5萬光年，兩者質量相差約1500倍，距離差了2000倍。而針對觀測難度而言，銀河系中心的黑洞離地球較近，其在天空中的張角比較大，但受銀河系盤面大量星系介質的影響，其觀測難度將大大提升。並且在黑洞周圍，物質環繞的時間尺度較大的黑洞所花時間較長，相對之下Sgr A*黑洞周圍物質環繞速度較快，事件視界望遠鏡科學團隊利用特長基線干涉技術(VLBI)觀測，對Sgr A*黑洞來說就太慢了。
 

中央研究院天文及天文物理研究所研究員陳明堂表示，本次公布的黑洞影像由全球8座望遠鏡共同完成，中研院負責運轉或參與建造的望遠鏡就有3座：「次毫米波陣列望遠鏡（SMA）」、「馬克士威次毫米波望遠鏡（JCMT）」，及「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）」，皆成為解開本世紀科學之謎的重要工具。事件視界望遠鏡科學團隊(EHT)，克服了上述觀測上的困難，成功解開銀河系中心黑洞的面紗。
 

另外，事件視界望遠鏡科學團隊(EHT)在黑洞理論數值模擬，利用相對論性磁流體力學(General Relativistic Magnetohydrodynamics)，成功模擬出黑洞周圍強重力場、磁場與流體的環境。研究團隊透過理論數值模擬，產出180萬張黑洞影像，及130萬個黑洞系統光譜，並利用Sgr A*黑洞11項觀測結果當篩選條件，過濾出可能的黑洞與其周圍環境的特色，並模擬出其觀測結果。
 

圖說:黑洞理論模式模擬(圖片來源:中研院記者會影像)
 

本次EHT黑洞影像觀測成果，集結全球上百個研究機構、超過300名研究人員共同參與。論文亦已於今年5月12日刊登在《天文物理期刊通訊》。(編輯 林琦峯)

 

資料來源:中研院