M87黑洞最新影像曝!台主導「格陵蘭望遠鏡」 證明黑洞持續存在

▲「事件視界望遠鏡」國際合作團隊首度公布2018年4月觀測到的M87星系中心黑洞最新影像,驗證黑洞光環與2017年所觀測的大小相同,符合廣義相對論的預測。(圖/中研院提供)
▲「事件視界望遠鏡」國際合作團隊首度公布2018年4月觀測到的M87星系中心黑洞最新影像,驗證黑洞光環與2017年所觀測的大小相同,符合廣義相對論的預測。(圖/中研院提供)

記者李琦瑋/台北報導

「事件視界望遠鏡」(Event Horizon Telescope,簡稱EHT)國際合作團隊,在台灣主導的「格陵蘭望遠鏡」(Greenland Telescope,簡稱GLT)的助攻下,首度公布2018年4月觀測到的M87星系中心黑洞最新影像,驗證黑洞光環與2017年所觀測的大小相同,確認了廣義相對論的預測,而環的最亮處位置明顯偏轉,與理論預測黑洞周圍紊流的變異性一致,令天文學界相當振奮,相關研究於昨(18)日發表在國際期刊《天文與天文物理》。

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「格陵蘭望遠鏡」台灣團隊成員包括中央研究院天文及天文物理研究所、國立台灣師範大學與國立中山大學。中研院天文所副研究員淺田圭一表示,任何科學重大發現的基本要求,是要能重現關鍵的結果,此次GLT參與EHT觀測,以全新的資料證實M87黑洞周圍的光環,是此國際合作計畫的重要里程碑。

EHT團隊於2017年拍攝到M87星系超大質量黑洞,並於2019年發表人類史上首張黑洞影像。影像顯示,距離地球5,500萬光年的M87黑洞周圍有一個亮環,其中環的底部比較亮,後續分析資料更揭示了M87黑洞的偏振光結構,使團隊得以深入了解黑洞周圍的磁場幾何形狀和電漿性質。

中研院指出,2017年M87黑洞觀測結果被廣泛分析,為黑洞直接成像的時代開啟新頁,透過研究黑洞天文物理,在基礎科學層面上檢驗廣義相對論;從理論模型可發現,M87黑洞周圍的物質狀態在2017年和2018年間應有所變動。

台師大物理系助理教授卜宏毅強調,對M87黑洞的重複觀測的重要性,從影像的差異,進一步對其周圍電漿和磁場結構進行更精確的統計研究,從廣義相對論效應中解開複雜的天文物理。

中研院說,2018年的資料分析運用了8種獨立的成像和模擬技術,所觀測到的M87黑洞影像與2017年非常相似,有一個相同大小的亮環,中心區域較暗,環的一側較亮。

美國加州噴射推進實驗室博士後研究員約克(Nitika Yadlapalli Yurk)說明,黑洞的顯著特性之一,是其半徑僅取決於其質量,由於M87黑洞不會快速吸積物質(這會增加其質量),廣義相對論預測環的直徑應保持不變,而2017到2018年觀測影像所呈現的直徑大小穩定性,確認了廣義相對論對黑洞的預測,相當令人興奮。

約克說,雖然黑洞暗影的大小沒有改變,但環的最亮位置在2018年卻發生了顯著變化—明亮區域逆時針旋轉約30度,位於環的右下方約5點鐘位置。儘管2018年EHT尚無法觀測到黑洞噴流,但由環周圍最亮處所推測的黑洞自轉軸,與其他波段觀測到的噴流軸更一致。

中研院天文所博士後研究紀柏特(Britt Jeter)表示,過往對M87黑洞的觀測已表明暗影結構每年都有變化,但精度較低。「環周圍那些混亂的吸積盤發射光,將使環的最亮處搖擺不定,團隊隨時間觀察到的光影搖擺程度,可用來測試黑洞周圍磁場和電漿環境的理論。」

格陵蘭望遠鏡是一個由台灣主導的國際合作計畫,於2010年正式啟動,並於2018年建造完成5個月後即加入EHT計畫。西班牙安達盧西亞天文物理研究所博士生達哈雷(Rohan Dahale)表示,格陵蘭望遠鏡的加入,填補了這個口徑如同地球大小的望遠鏡的關鍵缺口,有助開拓黑洞天文學的新疆界。

中山大學物理系副教授郭政育認為,格陵蘭望遠鏡對揭開M87黑洞的秘密開始扮演重要角色,鼓勵更多年輕世代加入團隊;中研院天文所研究員陳明堂表示,此論文是台灣對基礎科學研究做出的獨特貢獻,「格陵蘭望遠鏡未來將以更高頻率進行觀測,帶領科學家們揭示黑洞暗影中最難以捉摸的光子環,為黑洞天文物理取得突破性成就。

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