一个位于银河系中央的黑洞— —人马座A*，一项新研究的再分析获取到了它的射电图像。它的形状很长，从东边绵延到西边，东边亮但西边暗，研究团队解释说，这意味着东边正朝我们这移动。
图片来源： Miyoshi 等
2024/10/25由Carolyn Collins Petersen发布
还记得位于银河系中央的黑洞——人马座A*的首张令人惊艳的图片吗？根据NAOJ研究团队的解释，这张图片可能不是完全准确的。相反，围绕人马座A*的吸积盘可能更加细长，而不是我们在2022年首次看到的圆形。
对于Event Horizon Telescope（EHT）团队首次拍摄的人马座A*的数据，NAOJ的科学家使用了不同的分析方法。EHT的数据来源于由八台地面射电望远镜组成的网络。原始分析展显示，一个明亮的环状结构围绕着一个黑暗的中心区域。不同形状导致的重新分析，暗示了圆盘中物质的运动和分布。
说实话，射线干涉度量法的数据分析是出了名的复杂。NAOJ的天文学家Miyoshi Mikato（三吉美加登）提出，（黑洞吸积盘的）圆形外观的呈现可能是由于图像的构造方式造产生的。“我们的假设是：吸积盘呈现圆形图像，是由于在对EHT图像进行分析时出现了错误，故显示出的图像一部分是伪影，而不是实际的天体结构。”三吉说。
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这是人马座A星的第一张照片。它是位于银河系中央的一个超大质量的黑洞。NAOJ的科学家们对于EHT的数据进行了重新分析，发现它的吸积盘形态相比正圆形可能要更偏拉长一些。
那么，在NAOJ重新分析的结果中，人马座A是什么样的呢？“从我们得到的图像来看，这个黑洞在东西方向上稍微拉长，东半部比西半部要更亮一些。”三吉说，“我们认为，这种现象表明，该黑洞周围的吸积盘正在以约60%的光速旋转。”
吸积盘充满了过热的物质，这些物质就像“绕着排水管旋转”一样，最终汇集到这个有着400万太阳质量的黑洞中。当这些物质围绕着吸积盘旋转时，摩擦和磁场的作用使他们加热，并发出光。他们发出的光主要是x射线和可见光，并且伴随着无线电辐射的放出。
各种因素都会影响黑洞吸积盘的形状，甚至包括黑洞自身的旋转。此外，吸积率（即落入吸积盘内的物质的量）和物质自身的角动力也都会对其有影响。这种“哈哈镜”式的失真使黑洞吸积盘的图像极难捕捉。事实证明，不管是最初的EHT得出的“圆形”视图，还是NAOJ得出的拉长图像，都有可能使准确的。
*EHT：事件视界望远镜（Event Horizon Telescope），一个以观测星系中心超大质量黑洞为主要目标的计划。
*NAOJ：国立天文台，日本天文机构。
所以，为什么会对黑洞（Black Hole）产生不同的看法呢？
既然使用相同的数据，关于人马座A（Sgr A），这些科学团队又是如何得出两个略有不同的观点的？Miyoshi指出：“没有望远镜能够完美地捕捉天文图像。”就EHT（Event Horizon Telescope）的观测来说，团队发现从广泛连接的望远镜那儿得来的干涉测量数据可能存在“缺口”。因此在数据分析的过程中，科学家不得不使用特殊技术来构建完整的图像。这便是EHT团队所做之事，结果就是产生了“圆形黑洞”图像。
Miyoshi的团队发表了一篇论文来描述他们的研究结果。论文提到，2022年EHT发布的环型结构图像其实是由EHT数据的不均匀点扩散函数（PSF）所造成的伪影。PSF描述了图像系统如何处理它所观察区域内的点源。它帮助测量因光学缺陷（或者在本案例中，干涉测量数据的缺口）而出现的模糊数量。换言之，它在“补全”缺口这方面存在困难。
NAOJ的团队重新分析了数据，并用一种不同的映射法来消除数据中的缺口，结果产生了细长型的人马座A（Sgr A）吸积盘图像。其中一半的盘更亮，他们认为是吸积盘高速旋转时多普勒增强所导致的。他们提出：新分析的数据和细长型图像展示了距离黑洞几倍施瓦西半径之外的极速旋转吸积盘的一部分。这是从 40°-45°的角度观察到的。
下一步是什么？
这次重新分析应该有助于人们更好地理解人马座A吸积盘真正的样子。EHT对人马座A（Sgr A）的研究引发了2022年黑洞图像的发布，这是对黑洞周围地区映射的首次尝试。EHT联盟正在为生产更好、更详细的黑洞（包括这个黑洞和其他黑洞）干涉测量图像而进行改进。最终应该能产生更精确的图像。后续研究也会有助于补全在吸积盘观测中发现的任何缺口。此外，对黑洞周围近距离环境的详细研究应该可以给那些隐藏在盘内的黑洞带去更多线索。
相关知识
人马座A是一个位于银河系中心的巨大的黑洞，从地球上看去，它处于射手座和天蝎座的边界附近，黄道以南5.6度左右，而在视觉上看起来接近M6和天蝎座。
它是一个明亮并且十分紧凑的天文射电源，人马座A将紧凑的星源与更大更亮的SgrA分开,并且嵌入进SgrA中。Bruce Balick和Robert L于1974年发现SgrA*，星号是Brown于1982年确定的，Brown明白来自银河系中心最强的无线电波似乎是由于一个紧凑的非热无线电天体。
对围绕人马座A*运动的几颗恒星，特别是恒星S2的观测，已被用来确定该天体的质量和半径上限。基于质量和越发精确的半径限制，天文学家得出结论，人马座A*一定是银河系的中心超大质量黑洞，目前最好的证据是它的质量处于4.285~4.309百万太阳质量之间。
Reinhard Genzel和Andrea Ghez凭借人马座A*是一个超大质量的致密天体的发现获得了2020年的物理诺贝尔奖，当时黑洞是唯一合理的解释。
在2022年的五月，天文学家发布了第一张人马座A*地平线周围吸积盘的图像，利用全球射电天文台网络“事件视角望远镜”证明了它是一个黑洞。这是继2019 Messier 87’s超大质量黑洞之后的第二张被证实的黑洞图像。这个黑洞本身是看不见的，只有附近运动轨迹受到黑洞影响的物体才能看见。观测到的无线电和红外线能量来自被加热到数百万度的气体和尘埃，同时落入黑洞。
BY：Jeffrey L. Hunt
FY：Astronomical volunteer team
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