超大质量黑洞附近观测到的磁结构

M87射流和超大质量黑洞

这张合成图像显示了梅西耶87 (M87)星系中心区域的三张射电望远镜图像,在这里,一股快速移动的粒子从星系核心喷射出来。在这些图像中,这些线表示极化——来自该物体的无线电波中的电场排列。极化是磁场的一种特征。ALMA的图像显示了喷流6000光年的内部。美国国家科学基金会(National Science Foundation)的甚长基线阵列(VLBA)拍摄的这张照片放大后显示了喷流的内部一光年,而EHT拍摄的照片显示了最接近星系核心超大质量黑洞的区域。标签以千兆赫(GHz)表示观测频率,并以频率下方的比例尺表示距离。结合这些图像,天文学家可以研究从非常接近黑洞到数千光年外的磁场结构。信贷:过去的合作;Goddi等,ALMA (ESO/NAOJ/NRAO);Kravchenko et al。 J. C. Algaba, I. Martí-Vidal, NRAO/AUI/NSF

这是最接近超大质量行星的区域的新视图黑洞在梅西耶87 (M87)星系的中心发现了黑洞附近磁场的重要细节,并暗示了在该区域产生的强大物质喷射是如何产生的。

一个世界范围的天文学家团队使用了事件地平线望远镜,该望远镜由八台望远镜组成,其中包括阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(阿尔玛)在智利,科学家测量了黑洞周围磁场的一个特征——极化。极化是光和无线电波中电场的方向,它可以指示磁场的存在和排列。

“我们现在看到的下一个关键证据理解黑洞周围磁场的行为,以及如何活动非常紧凑的空间区域可以推动强大的飞机,”莫尼卡说莫ścibrodzka,过去的偏振测定工作组协调员和荷兰内梅亨大学的助理教授。

M87偏振光喷射

这张照片显示了梅西耶87 (M87)星系的喷射流在偏振光下的景象。该图像是由智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)获得的,ESO是该阵列的合作伙伴,并捕捉到了靠近星系中心的6000光年大小的喷流部分。这些线表示极化方向,极化方向与成像区域的磁场有关。因此,这张ALMA图像显示了沿着射流的磁场结构是什么样的。来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Goddi等人。

通过EHT和ALMA的新图像,科学家们可以绘制出M87黑洞边缘附近的磁力线。同样的黑洞是第一个被EHT在2019年拍摄到的图像。这张照片显示了一个明亮的环状结构,其中有一个黑暗的中心区域——黑洞的阴影。最新的图像是解释距离地球5000万光年的M87如何从其核心发射高能喷射流的关键。

M87中心的黑洞的质量是太阳的60多亿倍。向内吸入的物质形成了一个旋转的圆盘,称为吸积盘,紧紧围绕着黑洞旋转。圆盘中的大部分物质落入黑洞,但周围的一些粒子逃逸,并通过高速运动的喷流喷射到遥远的太空中接近光速。

偏振光中的超大质量黑洞M87

这张新的图像显示了M87星系核心超大质量黑洞周围的区域,这张图像来自于事件视界望远镜。这些线显示了离黑洞最近区域的无线电发射的极化。信用:EHT合作

“新发表的极化图像是理解磁场如何允许黑洞‘吃’物质和发射强大的喷流的关键,”安德鲁·查尔说">国家航空和航天局他是美国普林斯顿理论科学中心和普林斯顿引力计划的哈勃研究员

科学家们将显示黑洞外磁场结构的新图像与基于不同理论模型的计算机模拟进行了比较。他们发现,只有具有强磁化气体的模型才能解释他们在视界看到的东西。

杰森·德克斯特解释说:“观测结果表明,黑洞边缘的磁场足够强,可以将热气体推回,帮助它抵抗重力的拉力。只有穿过磁场的气体才能向内螺旋进入视界。”,科罗拉多大学博尔德分校助理教授和EHT理论工作组协调员。

M87星系中心的黑洞

这个艺术家的印象描绘了巨大的椭圆星系梅西耶87(M87)中心的黑洞。这个黑洞被事件视界望远镜选为范式转换观测的对象。图中显示了黑洞周围的过热物质,以及M87黑洞发射的相对论性喷流。信贷:ESO/M.Kornmesser

为了进行新的观测,科学家们连接了世界各地的8个望远镜——包括ALMA——创建了一个虚拟的地球大小的望远镜,EHT。EHT获得的令人印象深刻的分辨率相当于在月球表面测量一张信用卡的长度。

这个分辨率使得研究小组可以直接观察黑洞的阴影和它周围的光环,新图像清楚地显示出这个光环是被磁化的。研究结果发表在《科学》杂志的两篇论文中天体物理杂志通讯通过EHT合作。这项研究涉及来自世界各地多个组织和大学的300多名研究人员。

第三篇论文也发表在同一卷天体物理杂志通讯来自荷兰内梅亨大学(Radboud University)和莱顿天文台(Leiden Observatory)的科学家西里科·戈迪(Ciriaco Goddi)领导的ALMA的数据为基础。

戈迪说:“EHT和ALMA提供的综合信息使科学家能够研究从视界附近到星系核心以外的磁场的作用,以及延伸数千光年的强大喷流。”。

关于这项研究的更多信息:

引用:

“第一个M87事件地平线望远镜结果。VII.环的极化”,由事件地平线望远镜合作,Kazunori Akiyama,Juan Carlos Algaba,Antxon Alberdi,Walter Alef,Richard Anantua,Keichi Asada,Rebecca Azulay,Anne Kathrin Baczko,David Ball等,2021年3月24日,天体物理杂志通讯
2041 - 8213 . DOI: 10.3847 / / abe71d

第一次M87事件视界望远镜的结果。8事件视界望远镜合作项目,Kazunori Akiyama, Juan Carlos Algaba, Antxon Alberdi, Walter Alef, Richard Anantua, Keiichi Asada, Rebecca Azulay, Anne-Kathrin Baczko, David Ball等,2021年3月24日,天体物理杂志通讯
内政部:10.3847/2041-8213/abe4de

Ciriaco Goddi, Iván Martí-Vidal, Hugo Messias, Geoffrey C. Bower, Avery E. Broderick, Jason Dexter, Daniel P. Marrone, Monika Moscibrodzka, Hiroshi Nagai, Juan Carlos Algaba等,2021年3月24日,天体物理杂志通讯
2041 - 8213 . DOI: 10.3847 / / abee6a

国家射电天文观测站是美国国家科学基金会的一个设施,在联合大学公司的合作协议下运作。

EHT合作涉及来自非洲、亚洲、欧洲、北美和南美的300多名研究人员。这个国际合作组织正在创建一个虚拟地球大小的望远镜,以捕捉迄今为止获得的最详细的黑洞图像。在大量国际投资的支持下,EHT用新颖的系统连接了现有的望远镜,创造了一个全新的仪器,具有迄今为止达到的最高的角度分辨率。

涉及的各个望远镜包括:阿尔玛望远镜、阿佩克斯望远镜、射电天文研究所毫米望远镜(IRAM)30米望远镜、伊拉姆·诺埃马天文台、詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜(JCMT)、大毫米望远镜(LMT)、亚毫米阵列望远镜(SMA)、亚毫米望远镜(SMT)、南极望远镜(SPT),基特峰望远镜和格陵兰望远镜(GLT)。

该联盟由13个利益相关机构组成:中国科学院天文与天体物理研究所、美国亚利桑那大学、美国加州大学芝加哥大学,德国法兰克福大学东亚天文台,射电天文学研究所Millimétrique,大毫米望远镜,马克斯·普朗克射电天文学研究所,麻省理工学院干草堆天文台,日本国家天文台,Radboud大学周界理论物理研究所和史密森尼天体物理天文台。

阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)是一个国际天文设施股票期权美国国家科学基金会(NSF)和日本国家自然科学研究院(NINS)与智利共和国合作。阿尔玛由ESO代表会员国通过NSF合作加拿大国家研究理事会(NRC)和科技部(大部分)和外祖母与中央研究院合作(如台湾和韩国)的天文学和空间科学研究所(KASI)。ALMA的建设和运作由欧洲经委会代表其成员国领导;国家射电天文台(NRAO),由联合大学公司(AUI)管理,代表北美;日本国家天文台(NAOJ)代表东亚。联合天文台(JAO)统一领导和管理ALMA的建设、调试和运行。

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