<p>在幾乎每個星系的中心都潛藏著一個超大質(zhì)量黑洞。但并不是所有的超大質(zhì)量黑洞都是一樣的:它們有很多種類型。類星體，或類恒星物體，是超大質(zhì)量黑洞中最亮、最活躍的類型之一。</p> <p>&nbsp;</p> <p>一個國際科學(xué)家小組發(fā)表了對第一個被確認的類星體的新觀測結(jié)果，該類星體被稱為3C 273，位于處女座，顯示了該類星體突出的等離子體噴流的最深處。</p> <p>&nbsp;</p> <p>活躍的超大質(zhì)量黑洞發(fā)射出狹窄的、令人難以置信的強大等離子體噴流，這些等離子體噴流以接近光速的速度逃逸。這些噴流已經(jīng)被研究了幾十年，但它們的形成過程對天文學(xué)家和天體物理學(xué)家來說仍然是一個謎。一個尚未解決的問題是，這些噴流是如何以及在哪里對準(zhǔn)的，或者集中成一個狹窄的光束，這使得它們可以延伸到宿主星系以外的極端距離，甚至影響星系的演化。這些新的觀測是迄今為止對黑洞中心最深入的觀測，在那里等離子體流被對準(zhǔn)成一個狹窄的光束。</p> <p>&nbsp;</p> <p>今天發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上的這項新研究，包括對3C 273噴流的觀測，以迄今為止最高的角度分辨率，獲得了噴流最內(nèi)部部分的數(shù)據(jù)，靠近中心黑洞。這項開創(chuàng)性的工作是通過在全球使用一組緊密協(xié)調(diào)的無線電天線實現(xiàn)的，該天線是全球毫米VLBI陣列(GMVA)和智利阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)的組合。為了測量射流的整體形狀，還用高靈敏度陣列在不同尺度上對3C 273進行了協(xié)調(diào)觀測。這項研究的數(shù)據(jù)是在2017年收集的，幾乎與事件視界望遠鏡(EHT)觀測發(fā)現(xiàn)黑洞的第一張圖像的時間相同。</p> <p>&nbsp;</p> <p>3C 273噴流的圖像讓科學(xué)家們第一次看到了類星體噴流的最深處，也就是準(zhǔn)直發(fā)生的地方。研究小組進一步發(fā)現(xiàn)，從黑洞流出的等離子體流的角度在非常長的距離內(nèi)會收緊。噴流的收縮部分繼續(xù)延伸到令人難以置信的很遠，遠遠超出了黑洞引力支配的區(qū)域。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;令人驚訝的是，強大的流的形狀是在一個極其活躍的類星體中經(jīng)過很長一段距離慢慢形成的。麻省理工學(xué)院草垛天文臺的研究科學(xué)家、項目負責(zé)人Kazunori Akiyama說:&ldquo;在附近更微弱、更不活躍的超大質(zhì)量黑洞中也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象。&rdquo;&ldquo;研究結(jié)果提出了一個新的問題:射流準(zhǔn)直是如何在如此不同的黑洞系統(tǒng)中如此一致地發(fā)生的?&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這篇論文的第一作者、東京大學(xué)和日本國家天文臺的博士生Hiroki Okino說:&ldquo;幾十年來，3C 273一直被研究為類星體噴流最接近的理想實驗室。&rdquo;&ldquo;然而，盡管這顆類星體是我們的近鄰，但直到最近，我們的眼睛都不夠敏銳，無法看到這種狹窄強大的等離子流是在哪里形成的。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>新的，令人難以置信的3C 273射流的清晰圖像是由于ALMA陣列的加入而成為可能的。GMVA和ALMA通過超長基線干涉測量技術(shù)(VLBI)跨大陸連接，以獲取有關(guān)遙遠天文源的高度詳細信息。ALMA卓越的VLBI能力是由ALMA分期項目(APP)團隊實現(xiàn)的。MIT Haystack天文臺領(lǐng)導(dǎo)的國際APP團隊開發(fā)了硬件和軟件，將由66個望遠鏡組成的ALMA變成了世界上最靈敏的天文干涉測量站。在這些波長上收集數(shù)據(jù)大大提高了陣列的分辨率和靈敏度。這種能力也是EHT黑洞成像工作的基礎(chǔ)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;將ALMA作為全球VLBI網(wǎng)絡(luò)的一部分的能力已經(jīng)完全改變了黑洞科學(xué)的游戲規(guī)則，&rdquo;MIT干草堆天文臺的首席研究科學(xué)家和該APP的委托科學(xué)家Lynn Matthews說，&ldquo;它使我們獲得了第一張超大質(zhì)量黑洞的圖像，現(xiàn)在它正在幫助我們第一次看到關(guān)于黑洞如何為它們的噴射動力的令人難以置信的新細節(jié)。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項研究為進一步探索其他類型黑洞中的射流準(zhǔn)直過程打開了大門。通過EHT在更高頻率下獲得的數(shù)據(jù)，如230 GHz和345 GHz，將使科學(xué)家能夠觀測到類星體和其他黑洞內(nèi)部更精細的細節(jié)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>臺灣中央研究院天文與天體物理研究所(ASIAA)副研究員淺田慶一說:&ldquo;這一現(xiàn)為類星體噴流的噴流準(zhǔn)直提供了新的認識。&rdquo;&ldquo;EHT的更銳利的眼睛將使我們能夠觀測到更遙遠的類星體噴流中的類似區(qū)域。我們希望能夠在這項研究的新&lsquo;作業(yè)&rsquo;上取得進展，這可能使我們最終能夠回答射流是如何對準(zhǔn)的這個百年難題。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>GMVA在3毫米波長下進行觀測，2017年4月使用以下站點進行研究:甚長基線陣列(VLBA)的8個天線、馬克斯-普朗克研究所的Effelsberg 100米射電望遠鏡f&uuml;r射電天文學(xué)(MPIfR)、IRAM 30米望遠鏡、Onsala空間天文臺的20米望遠鏡和Yebes天文臺的40米射電望遠鏡。數(shù)據(jù)在德國波恩MPIfR的DiFX VLBI相關(guān)器中進行關(guān)聯(lián)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>ALMA是歐洲南方天文臺(ESO，代表其成員國)、NSF(美國)和NINS(日本)，以及NRC(加拿大)、MOST和ASIAA(臺灣)和KASI(韓國)與智利共和國合作的伙伴關(guān)系。聯(lián)合ALMA天文臺由ESO、AUI/NRAO和NAOJ運營。</p> <p>&nbsp;</p> <p>APP合作組織包括美國麻省理工學(xué)院草垛天文臺;馬克斯-普朗克研究所f&uuml;r射電天文學(xué)(MPIfR)，德國;智利Concepci&oacute;n大學(xué);日本國立天文臺(NAOJ);美國國家射電天文臺;臺灣中央研究院天文與天體物理研究所;瑞典昂薩拉太空天文臺;美國哈佛-史密森天體物理中心;以及西班牙瓦倫西亞大學(xué)。該APP的資金由國家科學(xué)基金會主要研究儀器項目、ALMA北美發(fā)展項目和國際成本分?jǐn)偤献骰锇樘峁?lt;/p> <p>&nbsp;</p> <p>VLBA是美國國家射電天文臺的一種儀器，該天文臺是美國國家科學(xué)基金會的一種設(shè)施，根據(jù)聯(lián)合大學(xué)的合作協(xié)議運營。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote>