關於超大質量黑洞人馬座A*強力活動的更多細節
-2019年9月29日的新聞-
銀河系的中心黑洞人馬座A*通常非常平靜，至少對於數百萬個太陽質量的黑洞而言。四分之一世紀以來，它一直受到定期監視，並已被用於低活動量。然而在2019年5月，它的亮度急劇上升了幾個小時。它的亮度已比平時高75倍。
為了解釋這種強大的活動，我們認為，由於超大質量黑洞的高度引力，物質已經朝著其事件的視線下降。物質被極大地加速和加熱，並伴有熱輻射。在2018年，我們觀察到繞射手座A*超大質量黑洞運行的恆星之一稱為S2，離它更近。它可能噴出了氣體和灰塵，這些氣體和灰塵花了幾個月才到達事件範圍。
另一個被稱為G2的候選人可能負責。 G2可能是一顆雙星。該物體可能在2014年繞射手座A*靠近。再次，我們可能會假設它丟失了一些物質，這些物質花了幾年才到達黑洞。
我們看不見的另一個物體，例如一組小行星，也將是一個很好的候選者。這種新的活動和守時，或者它是否標誌著這個超大質量黑洞新周期的開始，還有待觀察。在2019年，還觀察到了另外兩個發光峰，儘管強度不如2019年5月13日觀測到的峰高。因此，銀河系的中心黑洞可能正在加速其進餐速度。在任何情況下，這都是研究超大質量黑洞活動如何演化及其對其宿主星系的影響的機會。
銀河系中心超大質量黑洞的異常行為
– 2019年8月20日的新聞 –
射手座A*，位於銀河系中心的超大質量黑洞，非常生氣。幾乎連續觀察了20年，這個超大質量黑洞讓我們習慣了一種相當穩定的行為。然而，幾個小時後，它的近紅外亮度乘以75.該事件於5月13日由位於夏威夷的觀察站凱克觀察到。
射手座A*已經經歷過這種類型的爆發，但從未如此強烈。提到了幾種解釋。這可能是超大質量黑洞的正常但罕見的變化。此類事件應包含在其行為模型中。但還有另一種可能性。
黑洞的直接環境可能是一種干擾。我們知道射手座A*是由幾顆恆星和塵埃云密切繞行的。它們脆弱的重力平衡可能受到干擾，這會導致黑洞吸積盤中的物質下降，並觀察到亮度峰值。通過繼續對射手座A*的監視，甚至通過生成其事件視界的圖像，可能更好地理解這種類型的事件。
位於Holmberg 15A星系中心的400億太陽質量超大質量黑洞
– 2019年8月20日的新聞 –
與我們周圍觀察到的相比，銀河係是一個相當大而且巨大的星系。在其中心，一個非常強大的無線電源表明存在超大質量黑洞，其質量估計為太陽的400萬倍。如果這些數字讓你頭暈目眩，你會喜歡了解位於Holmberg 15A星系中心的超大質量黑洞，它距太陽系7億光年遠。
這個星係被稱為超巨星系。它比銀河系更大更大，因此它的中心黑洞也比射手座A*更有氣勢。通過間接方法估計其質量數次。估計範圍從20億到3110億太陽質量。
為了更好地了解這個宇宙怪物，天文學家團隊使用安裝在智利超大望遠鏡（VLT）上的MUSE儀器觀察了兩個晚上。這使他們能夠估計在這個黑洞附近移動的恆星的旋轉速度。它比以前執行的更直接，因此更精確。
通過這些信息，他們模擬了它的質量，並得出了400億太陽質量的令人眼花繚亂的數字。這是一個比隱藏在銀河系中心的巨人大一萬倍的黑洞。在這種規模上，一些天文學家更願意談論超大質量的黑洞。
據估計，其中最大的是隱藏在星系團TON 618內的物質。估計其質量為660億太陽質量。然而，測量方法不如Holmberg 15A可靠。因此，可以根據新的估計選擇失去其王冠。
仍然需要了解超大質量黑洞如何達到如此瘋狂的質量。 Holmberg 15A可能是兩個或多個大型星系融合的結果。然後我們可以想知道這種吸積過程是否存在限制。也許有一天我們會發現數千億太陽質量的黑洞。
超大質量黑洞的第一張照片已經亮相
– 2019年4月11日的通知 –
Event Horizon Telescope實現了精準的壯舉
Event Horizon Telescope公佈了M87星系中心黑洞的第一張照片。它是一個非常活躍的超大質量黑洞，距我們約5500萬光年。我們估計它的事件視界延伸了1.5光天。這個非常大的直徑是由於它的質量相當於太陽質量的65億倍。
表觀半徑約為10微秒的弧度。當你從地球上觀察月球時，它的角度直徑為半度，也就是說這兩個邊緣和你的眼睛形成的角度都是這個值。在天文學中，我們觀察到非常小的物體。角半徑通常遠小於1度。因此，使用更精確的單位來描述這些微小角度。
弧的一分鐘代表一個六十分之一度，一分之一弧代表六分之一弧。使弧成為秒的對像看起來很小。但是，仍然需要將這個角度除以十萬，以表示從地球看到的M87中心黑洞的半徑。
相比之下，M87星系中心的超大質量黑洞看起來比月球小數千萬倍。這種類型的觀察遠遠超出了詹姆斯韋伯望遠鏡或更好的光學乾涉儀的能力。這就是為什麼有必要創建一個巨大的無線電干涉儀，其基線延伸數千公里。
M87的超大質量黑洞證實了愛因斯坦的理論
Event Horizon Telescope還沒有真正看到超大質量黑洞。實際上，黑洞不會讓任何信息逃脫。因此，無論是在光學領域還是在無線電領域，都沒有什麼可看的。然而，黑洞的周圍環境非常有趣，無法直接觀察到。黑洞附近發生的物理現像已經成像和模擬。這產生了黑洞的表現形式，可以在像星際之類的電影中看到。
為了製作這部好萊塢大片，由30名科學家組成的團隊使用數千台電腦工作了一年。他們的研究和模擬工作甚至產生了科學出版物。即使在這部電影中，與模擬結果相比，黑洞已經被修改，但如果我們接近黑洞，它就是我們所看到的很好的代表。
研究Event Horizon Telescope的科學家已經開發了基於愛因斯坦廣義相對論的其他模擬，這是描述我們對空間，時間和引力的理解的理論。對Event Horizon Telescope的觀察也是一種考驗。該項目的真正興趣在於測試100多年前在已知最極端條件下制定的愛因斯坦理論。在M87星系的超大質量黑洞中也收集了大量信息，就像產生吸積盤的現像一樣。
如何解釋超大質量黑洞的第一張圖像？
與電影Interstellar的黑洞相比，超大質量黑洞的第一張圖像看起來有點乏味。它提供了非常重要的信息。它證實存在黑洞。我們有證據朝這個方向發展，特別是因為天文學的出現使用了引力波。現在，肯定存在黑洞。幾十年來物理學預測的這些物體終於被成像了。我們現在也確定大多數星系的中心都被超大質量黑洞所佔據。
M87星系中心的超大質量黑洞圖像正是我們所期望的。發光環是黑洞的吸積盤，由黑洞的非凡引力場加熱到數百萬度的材料組成。這些材料以光速的一小部分在黑洞周圍循環。該環的下部看起來比上部更亮，因為在環中循環的材料經歷多普勒效應。朝向我們的移動部分向藍色移動並且看起來更亮，而遠離我們的部分向紅色移動。因此，突出顯示僅僅取決於觀察者的位置。超大質量黑洞吸積盤可能是同質的。
在這張圖片中，我們從靠近其兩個極點的位置看到M87的中心黑洞。這就是為什麼我們沒有看到穿越影子區的吸積盤像電影“星際”中著名的黑洞一樣。在這個陰暗區域的中間是事件視界，看不見。它的直徑小於中心任務的直徑。在它的邊緣是黑洞周圍的最後一個穩定軌道。超過此限制的所有材料最終都會迅速向事件視野下降。這是一個不歸路的點，超越這一點就沒有什麼可以逃脫的。
在2020年見到第二張照片
M87的中央黑洞絕對是巨大的。我們的整個太陽係可以適應它的陰影區。射手座A *是銀河系的超大質量黑洞，是事件地平線望遠鏡的另一個目標。我們可以在未來幾週或幾個月內發現射手座A *的第一張照片。
不幸的是，組織Events Horizon望遠鏡的觀測並不容易。 1999年制定了用非常長的基線無線電干涉測量法對黑洞陰影進行成像的想法。實現這一結果需要花費20年的時間，包括僅用兩年時間來處理2017年觀測序列的數據。從那以後，該項目的八台射電望遠鏡再次沒有合作。 2018年天氣條件艱難，由於技術困難，2019年的觀測資料不得不取消。
好消息是，實驗將從2020年開始再次嘗試，新的天文台將補充已經使用的天文台，這將提高圖像分辨率。只有超大質量黑洞足夠明亮，才能被這樣的設備成像。因此，M87和射手座A *仍然是主要目標。
超大望远镜试图找出超大质量黑洞
– 2018年8月7日的新闻 –
一个多世纪以来，广义相对论在我们对引力的理解中取代了普遍吸引力的定律。在绝大多数情况下，这两种理论做出了类似的预测。因此，可以仅使用牛顿引力来解释大多数天体的运动。但是当质量和速度变得太大时，相对论效应会产生影响。只有爱因斯坦的理论才能做出正确的预测。目前，我们没有成功地反对广义相对论。该理论甚至在7月27日成功通过了新的测试。
广义相对论的预测将主要在极端环境中得到验证，如超大质量黑洞的预测。无论如何，研究人员聚集在重力实验周围的反映。在我们银河系的中心是一个叫做射手座A *的激烈射电源。它与超大质量黑洞精确相关。因为黑洞不允许任何电磁波逃逸，所以不可能直接观察到这个黑洞。因此，重力联盟专注于黑洞附近的一颗恒星的轨迹，称为S2。这颗恒星是射手座A *的巨大引力场的囚犯，因为它靠近超大质量黑洞。它的轨道速度达到每秒8,000公里，这个速度足以使广义相对论预测的效果可以检测到。
因此，超大望远镜（VLT）的巨大镜子及其最先进的仪器已被用于以前所未有的精度跟踪S2。爱因斯坦的理论预测，强引力场会产生向通过它的光源红色的转变。向红色的这种转变是由于物体在位移时所经历的长度的收缩。这种收缩甚至影响波长并因此影响观察到的光。从未观察到这种向黑洞引力场红色的转变。现在就是这种情况，观察结果最符合理论精度。
这种经历进一步强化了广义相对论。这显然是个好消息，因为现代物理学的基本支柱之一似乎更加不可动摇。但对于一些理论物理学家来说，这也是一个小小的失望，因为广义相对论中的一个非常小的缺陷可能为新的物理学和新的范式铺平道路。但今天不会讨论爱因斯坦的相对论。
重力联盟还测量了恒星S2的轨迹，这些观测尚未公布。他们应该能够更好地了解黑洞附近的质量分布。这可能是一个了解这个极端环境中发生的事情的机会。这也是一个将这些结果与另一个项目进行比较的机会，该项目还对银河系中心黑洞的直接环境进行了观察。幸运的是，射手座A *将在今年年底之前透露他的一些秘密。
十几个超大质量黑洞将在银河系中传播
– 2018年5月8日消息 –
超大质量黑洞刚刚成为一项令人着迷和令人恐惧的研究的主题。这些黑洞传统上与星系中心有关。我们还不确定它们的创建方式。他们是出生在宇宙的青年时期还是通过一个接一个地吞噬星星而慢慢形成？射手座A *离地球超过25,000光年，但近年来我们意识到可能存在游牧超大质量黑洞。第一个证据来自钱德拉太空望远镜。超大质量黑洞似乎是星系之间的融合。但这并不总是导致黑洞融合，特别是如果它们之间存在巨大的质量差异。最小的可以围绕最大规模的轨道运行。
上个月发表在“天体物理学杂志快报”上的一项新研究表明，即使在银河系内，这种类型的黑洞实际上也很常见。该研究基于使用超级计算机进行的模拟。通过复制质量接近银河系的星系，计算显示每个星系平均有十几个超大质量黑洞，无论主星系的融合历史如何。射手座A *会有十几个表兄弟在银河系旅行。但似乎我们的太阳系没有处于危险之中，因为该研究的作者估计，这样的黑洞平均每1000亿年接近我们的太阳系，几乎是宇宙年龄的十倍。如果银河系有如此多的超大质量黑洞，他们为什么没见过它们呢？研究背后的团队认为，这种类型的黑洞距离银河系中心很远。它们可能不会被一团气体包围，并且会保持完全黑色。
为了模拟模拟是否真实，我们将不得不在我们的星系或另一个星系中进行观测。这些数十万太阳质量的物体必须留下一些最终会探测到的痕迹。这可能是研究我们银河系的过去并了解允许它被创造的事件的机会。但与此同时，我们必须已经尝试了解更好的射手座A *，因为即使我们看不到这个超大质量的黑洞，至少我们知道在哪里看。
图片来自NASA / JPL-Caltech [Public domain]，来自Wikimedia Commons
来源
