银河系肚脐处的黑洞显示出磁场

我2019 年 4 月，这张图片登上了所有头版：一条橙色的发光曲线，中心是黑色的：真正的黑洞的影子。 黑点是一种感觉。 天文学家第一次能够使用全球范围内的合适射电望远镜网络“事件视界望远镜”（EHT）来举例说明这些奇异但现在无疑存在的物体。 它位于处女座巨型活跃星系 M84 的中心。 另一个黑洞于 2022 年发表，这次是在我们银河系的中心。 由于其位于人马座以及历史原因，它被称为人马座A*或简称“Sgr A*”。

今天，3 月 27 日，由三百多名研究人员组成的 EHT 合作机构发布了一张银河系中心黑洞的新图像，同时发表了两篇关于它的科学文章 天体物理学期刊通讯。 你可以再次看到黑点，这是因为黑洞的引力场引导围绕其自身的物质盘的橙色可视化微波辉光而产生的。 但这一次橙色的曲线是由数十条平行线构成的。 它们标记了围绕黑洞的磁场。 这也是特别引人注目的，因为在活跃星系 M87 中心的黑洞中观察到了非常相似的结构。

磁场变得可见，因为 EHT 研究人员能够评估所收集的辐射的偏振中包含的信息。 在偏振光或其他电磁辐射（例如微波）中，波在首选平面上振荡。 如果等离子体（一种具有足够高的温度以将电子与原子体分离的气体）被磁场渗透，那么这会影响穿过它的光的偏振。 因此，通过观察这种光并测量其偏振，人们可以得出有关磁场的结构和强度的结论。

比黑洞重数百万倍

„波恩·马克斯·普朗克射电天文学研究所所长安东·赞苏斯 (Anton Zensus) 表示，这些磁场的发现为了解人马座 A* 最内部区域打开了一扇窗户，那里重力、磁力和时空曲率的相互作用达到了顶峰。积极参与EHT。 真正让研究人员兴奋的是迄今为止用 EHT 检测到的两个超大质量黑洞事件视界附近的磁性条件的相似性。

这两个天体都被天体物理学家归类为“超大质量”（德语中更正确的术语“超大质量”并未被真正接受），因为它们比非常重的恒星在其生命结束时坍缩时形成的黑洞重数百万倍。 。 但人马座 A* 的质量刚刚超过 400 万太阳质量，比 M87 星系中心的同类小一千倍。

此外，M87是一个所谓的活跃星系，大量的物质不断地流入其黑洞，这些物质会急剧升温，并且由于与磁场的相互作用，有时会形成所谓的喷流，就像两个巨大的喷嘴一样跨越星系际空间的数千光年，指向相反的方向。 人们可以预期这两个物体的磁环境结构存在显着差异。

但有一些不同的地方值得观察。 EHT 项目联合负责人、哈佛天体物理中心的萨拉·伊萨翁 (Sara Issaoun) 表示：“我们现在看到的是，银河系中心的黑洞附近存在着强大、扭曲且有组织的磁场。” “再加上人马座 A* 与更大、质量更大的黑洞 M87* 具有惊人相似的极化结构，我们了解到，强大且有序的磁场对于黑洞如何与周围的气体和物质相互作用至关重要。大约。”

之所以现在才获得有趣的偏振信息，是因为 EHT 观测这两个黑洞阴影的特殊复杂性，这些观测已经在测试技术上可能的极限。 法兰克福大学的理论天体物理学家卢西亚诺·雷佐拉 (Luciano Rezzolla) 表示：“与仅需要有关光强度信息的标准图像相比，表示偏振要困难得多。” “事实上，我们的 Sgr A* 偏振图像是实际测量结果与我们使用先进的超级计算机模拟创建的数十万种可能的图像变体进行仔细比较的结果。 与 Sgr A* 的第一张图像类似，这些偏振图像代表了所有测量值的一种平均值。”

这种努力显然是值得的。 EHT 副项目科学家兼大学教授玛丽亚费利西亚·德·劳伦蒂斯 (Mariafelicia De Laurentis) 表示：“通过两个质量截然不同且位于两个截然不同星系中的黑洞样本，找出它们的相似之处和不同之处非常重要。”那不勒斯。 “既然两者现在都给我们提供了强磁场的证据，那么有理由认为这是这类系统的普遍的，甚至可能是基本的属性。 两个黑洞之间的相似之处还可能包括喷流的存在。 在 M87 中，我们可以观察到非常明显的喷流。 另一方面，我们仍然需要找到人马座A*喷气机。”