黑洞的重大发现:中国科学家领导的研究取得突破

基金新闻问答发布时间:2023-12-09 浏览量:

黑洞自旋的观测证据最近取得了重大突破。国际顶级学术期刊《自然》近日发表了一篇由中国科学家领导的研究成果,揭示了M87星系中心黑洞喷流呈现出周期性的摆动,摆动周期约为11年,振幅约为10度。

这一研究成功地将M87星系中心黑洞喷流的动力学和该星系中心超大质量黑洞的状态联系起来,为M87黑洞自旋的存在提供了有力的观测证据。这项成果是继2019年首次拍摄到黑洞“甜甜圈”照片和今年4月发布的黑洞全景照片之后,黑洞研究领域的又一重大突破。

这项研究由来自全球45个研究机构的科研人员组成的国际科研团队完成。他们通过分析2000年至2022年期间多个甚长基线干涉测量(VLBI)网的观测数据,发现M87星系中心黑洞喷流呈现出周期性的摆动,摆动周期约为11年,振幅约为10度。

这一现象符合爱因斯坦的广义相对论的预测,即“处于旋转状态的黑洞会导致参考系拖曳效应”。

黑洞的重大发现:中国科学家领导的研究取得突破

研究人员利用甚长基线干涉测量(VLBI)技术,对M87黑洞喷流的结构进行了解析,他们惊奇地发现,在2017年3月,东亚VLBI网观测到的M87黑洞喷流指向与以往观测到的有所不同。研究人员通过深入分析近23年来全球多个VLBI网的观测数据,最终发现M87黑洞喷流呈现出周期性的摆动,摆动周期约为11年,振幅约为10度。

这一发现为黑洞自旋理论提供了最有力的观测证据。

活跃星系中心的超大质量黑洞是宇宙中最具破坏性和最神秘的天体之一。它们引力巨大,通过吸积盘“吞噬”大量物质,并将物质以接近光速的高速喷射到数千光年之外。然而,超大质量黑洞、吸积盘和喷流之间的能量传输机制是一个困扰物理学家和天文学家一个多世纪的难题。

目前,科学家们普遍接受的理论是黑洞的角动量是能量的来源。一个可能的机制是,如果黑洞附近存在磁场,且黑洞处于旋转状态,就会形成电场效应,加速黑洞周围的电离物质,并将部分物质以巨大的能量喷射出去。

而超大质量黑洞的自旋是这一理论的关键因素。然而,黑洞自旋参数非常难以测量,甚至至今没有直接的观测证据表明黑洞是否处于旋转状态。

M87星系是距离地球5500万光年的邻近星系,其中心有一个质量比太阳大65亿倍的黑洞。天文学家在1918年首次在光学波段观测到了M87中的喷流,这也是人类观测到的第一个宇宙喷流。这些特点使得M87星系成为研究黑洞和喷流之间关系的最佳目标。天文学家利用具有超高角分辨率的VLBI技术,可以解析出距离黑洞非常近的喷流结构。

研究团队通过分析近23