天文學家成功捕捉M87黑洞吸積流和強大噴流影像

M87噴流和黑洞陰影在毫米波段的VLBI影像,由加入了ALMA和格陵蘭望遠鏡的GMVA取得(圖片來源:Lu, Asada, et al. )
M87噴流和黑洞陰影在毫米波段的VLBI影像,由加入了ALMA和格陵蘭望遠鏡的GMVA取得(圖片來源:Lu, Asada, et al. )
格陵蘭望遠鏡與極光(圖片來源:松下聰樹/中研院天文所)
格陵蘭望遠鏡與極光(圖片來源:松下聰樹/中研院天文所)
藝術家筆下展示了M87黑洞附近的吸積流和噴流的特寫示意圖(圖片來源:Sophia Dagnello,NRAO/AUI/NSF)
藝術家筆下展示了M87黑洞附近的吸積流和噴流的特寫示意圖(圖片來源:Sophia Dagnello,NRAO/AUI/NSF)

隨著科學研究規模及難度提升,跨國合作已成天文觀測研究趨勢。中央研究院天文及天文物理研究所與數個國際研究團隊合作,使用新的毫米波段觀測成功獲得影像,首度證實星系中心超大質量黑洞附近的吸積流與噴流起源間的聯繫,研究成果於今(2023)年4月發表在國際頂尖期刊《自然》(Nature)。

 

為了觀測黑洞,全球電波望遠鏡成立兩個國際合作計畫,由分布各地的望遠鏡連線,構成和地球一樣大的虛擬望遠鏡,包括「事件視界望遠鏡 」(Event Horizon Telescope,簡稱EHT)及「全球毫米波特長基線陣列」(Global mm-VLBI Array,簡稱GMVA),分別以不同的波長頻段觀測。EHT已於2019年及2022年公布人類史上第一張及第二張黑洞影像照片,而這次黑洞吸積流及噴流成像則是2018年阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡(ALMA)與格陵蘭望遠鏡(GLT)加入GMVA全球連線觀測的成果。由於加入這二座望遠鏡,使得跨洲望遠鏡連線分辨率和靈敏度提高,首度能在3.5毫米波長下對M87星系中心的環狀結構成像,強化了GMVA計畫的成像能力。

 

中研院天文所研究員、GLT計畫主持人松下聰樹表示,這是團隊將望遠鏡搬到格陵蘭,並在那裡重新組裝後的第一個科研成果。中研院天文所研究員兼夏威夷運轉副所長陳明堂指出,將望遠鏡改造以適應極端寒冷的天氣並搬到格陵蘭島重新組裝,對團隊來說的確是一個巨大挑戰,不過在攜手國家中山科學研究院的工程師和技術人員,大家一起實現這一個目標了,也為臺灣的科學、技術和經驗感到非常自豪。

 

中德馬普伙伴小組(Max Planck Research Group at the Chinese Academy of Sciences)組長、現任中國科學院上海天文臺研究員路如森(Ru-Sen Lu)表示,以前研究團隊在不同的影像中分別看到黑洞和噴流,但現在用新的觀測波長拍攝到了黑洞及噴流的全景照片。這次用3.5毫米波長觀測到之前看到的環,發現它變大變厚,這說明新的影像中看到落入黑洞的物質產生額外的輻射,可以讓天文學家對黑洞附近的物理過程有更完整的了解。

 

中研院表示,本次臺灣參與成員還包括國立臺灣師範大學、國立中山大學及國家中山科學研究院,經費來自中研院、國科會長期支持,一同為提升臺灣國際能見度貢獻心力。而對M87黑洞的探索並未結束,因為一系列強大望遠鏡的進一步觀測將持續解開它的秘密。