今年5月拍摄的银河系中心人马座A*黑洞附近的恒星。(图片来源:ESO)今年5月拍摄的银河系中心人马座A*黑洞附近的恒星。(图片来源:ESO)

位于智利的欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜干涉仪(VLTI)日前获得了迄今为止银河系中心超大质量黑洞周围区域最深、最清晰的图像。新图像的放大倍数是之前的20倍,还帮助天文学家在黑洞附近找到一颗前所未见的恒星——S300。通过跟踪这颗恒星的轨道,该团队对黑洞的质量进行了有史以来最精确的测量。

在这幅银河系中心的插图中,可以看到恒星在靠近人马座A*的轨道上。图片来源:双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J.da Silva,太空引擎/M.Zamani,NOIRLab。 在这幅银河系中心的插图中,可以看到恒星在靠近人马座A*的轨道上。图片来源:双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J.da Silva,太空引擎/M.Zamani,NOIRLab。

人马座A*是位于银河系中心一个非常光亮及致密的射电波源,它很有可能是离我们最近的超大质量黑洞的所在,因此也被认为是研究黑洞的最佳目标。

德国马克斯·普朗克地外物理研究所(MPE)的莱因哈德·根泽尔主任带领的团队对围绕人马座A*运行的恒星进行了长达30年的研究。他们想要更多地了解人马座A*,它到底有多大?会旋转吗?它周围的恒星是否完全符合爱因斯坦广义相对论?此次,他们的最新研究成果14日发表在《天文学与天体物理学》的两篇论文中。

新的观测结果与该团队之前的数据相结合,证实了恒星的运行路径,这与广义相对论所预测的绕着一个质量为太阳430万倍的黑洞运行的物体的路径完全一致。这是迄今为止对银河系中心黑洞质量最精确的估计。研究人员还设法微调了到人马座A*的距离,发现它距离我们2.7万光年。

测量的结果和图像的获得要归功于新型万有引力“GRAVITY”设备,这是VLTI的一种独特的终端仪器。GRAVITY使用一种称为干涉测量的技术,将ESO的4个甚大望远镜(VLT)的光线结合在一起。这项技术很复杂,“但最终你得到的图像比单独的VLT望远镜的图像清晰20倍,从而揭示了银河系中心的秘密,”来自MPE的首席引力研究员弗兰克·艾森豪尔说。

这些带注释的图像是在2021年3月至7月期间通过欧洲南方天文台的甚大望远镜干涉仪(VLTI) 上的重力仪器获得的,图中显示的恒星非常靠近人马座 A*,即银河系中心的超大质量黑洞。图片来源:ESO/GRAVITY collaboration 这些带注释的图像是在2021年3月至7月期间通过欧洲南方天文台的甚大望远镜干涉仪(VLTI) 上的重力仪器获得的,图中显示的恒星非常靠近人马座 A*,即银河系中心的超大质量黑洞。图片来源:ESO/GRAVITY collaboration

根泽尔解释说:“在人马座A*附近轨道上跟踪恒星使我们能够精确探测离地球最近的大质量黑洞周围的引力场,以测试广义相对论,并确定黑洞的性质。”

GRAVITY将在未来十年升级为GRAVITY+,它也将安装在ESO的VLTI上,并将进一步提高灵敏度,以揭示更接近黑洞的较暗恒星。该团队的目标是最终找到距离黑洞非常近的、其轨道能够感受到黑洞自转引起的引力效应的恒星。ESO即将在智利阿塔卡马沙漠建造的极大型望远镜(ELT)将进一步让天文学家以超高精度测量这些恒星的速度。艾森豪尔说:“把GRAVITY+和ELT结合起来,我们将能够知道黑洞的旋转速度。”

来源:科技日报

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