<p>在幾乎每個(gè)星系的中心都潛藏著一個(gè)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(gè)國際科學(xué)家小組發(fā)表了對第一個(gè)被確認(rèn)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(qiáng)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(gè)謎。一個(gè)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(gè)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(gè)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(xiàng)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(xiàng)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(shí)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(jìn)行了協(xié)調(diào)觀測。這項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)是在2017年收集的，幾乎與事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)觀測發(fā)現(xiàn)黑洞的第一張圖像的時(shí)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(jìn)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(huì)收緊。噴流的收縮部分繼續(xù)延伸到令人難以置信的很遠(yuǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(qiáng)大的流的形狀是在一個(gè)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(xiàng)目負(fù)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(yuǎn)天文源的高度詳細(xì)信息。ALMA卓越的VLBI能力是由ALMA分期項(xiàng)目(APP)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)的。MIT Haystack天文臺領(lǐng)導(dǎo)的國際APP團(tuán)隊(duì)開發(fā)了硬件和軟件，將由66個(gè)望遠(yuǎn)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(dòng)力的令人難以置信的新細(xì)節(jié)。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項(xiàng)研究為進(jìn)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(xì)的細(xì)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(rèn)識。&rdquo;&ldquo;EHT的更銳利的眼睛將使我們能夠觀測到更遙遠(yuǎn)的類星體噴流中的類似區(qū)域。我們希望能夠在這項(xiàng)研究的新&lsquo;作業(yè)&rsquo;上取得進(jìn)展，這可能使我們最終能夠回答射流是如何對準(zhǔn)的這個(gè)百年難題。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>GMVA在3毫米波長下進(jìn)行觀測，2017年4月使用以下站點(diǎn)進(jìn)行研究:甚長基線陣列(VLBA)的8個(gè)天線、馬克斯-普朗克研究所的Effelsberg 100米射電望遠(yuǎn)鏡f&uuml;r射電天文學(xué)(MPIfR)、IRAM 30米望遠(yuǎn)鏡、Onsala空間天文臺的20米望遠(yuǎn)鏡和Yebes天文臺的40米射電望遠(yuǎn)鏡。數(shù)據(jù)在德國波恩MPIfR的DiFX VLBI相關(guān)器中進(jìn)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(yùn)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(huì)主要研究儀器項(xiàng)目、ALMA北美發(fā)展項(xiàng)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(huì)的一種設(shè)施，根據(jù)聯(lián)合大學(xué)的合作協(xié)議運(yùn)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(diǎn)。</p> </blockquote>