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中科院上海天文台:“黑洞店里”的下一步是“黑洞小视频”

发布时间:2025/08/11 12:19    来源:翔安家居装修网

结构上才日渐显现显露来。随着观测者无线电波大倾斜度缩小到(亚)毫米宇宙射线源,一方面约束仪的分辨本领不会大倾斜度增加,另一方面更容易克服启动时宇宙射线自吸收引起的不可见度负面影响。这些都有利日渐看清越来越靠近银河系并由其引力弯曲所立即的放射椭长圆形的(亚)LISA宇宙射线结构上(即“银河系阴影”)。

在VLBI观测者中不会,为统计分析并解释所观测者到的“能见度(visibility)”资料,经常用到两种新方法:

对能见度资料从外部进行三维量化,通常改用一些几何三维,比如二维的长圆或椭长圆黎曼形椭长圆形、放射椭长圆形、盘椭长圆形或新月初椭长圆形三维等。这里三维的繁杂素质由资料的不同之处来立即。

对能见度资料进行核磁共振,于是又对图象进行三维转化统计分析,得显露系统性的三维匹配,从而对所观测者的宇宙射线结构上进行量转化刻画。

两种新方法各有优劣,三维量化相对来话说从外部,常常在约束仪个数不多、时之间延迟布满较难核磁共振的但会就能得显露一些相对来话说可信的结论,典型的案例是Whitney等(1971)在只有两个约束仪(一条约束仪时之间延迟)的观测者资料的但会,就改用了三维量化的新方法辨认显露了3C 279中不会的视超光速可能会。这也是很多即已期观测者改用此新方法的诱因。但这一般而言不会由于三维相对来话说简单而重大损失了或许。同样,核磁共振的结果不会相对来话说直观,但核磁共振更进一步又不会产生一些额外的假定。在很多工作中不会,这两种新方法不会同时应用于,以便赢得最可信的结果,这些更进一步一般而言又与资料的测量仪器联结在独自。

随着VLBI系统设计及观测者器材的转型,人们对Sgr A*组织起来了一系列的颇高辨率观测者,常常是近二十多年来在毫米宇宙射线源组织起来的观测者。

在7毫米宇宙射线源,首次的核磁共振结果由Krichbaum总和1993年赢得(Krichbaum等1993),但由于参与观测者的约束仪个数较少,这些结果仍依赖于很大假定。尽管后续有不少在该宇宙射线源的观测者,但由于资料测量仪器中不会依赖于很大假定,人们依然未能准确地确认并翻倍光波不稳定性的负面影响,进而没有相当知道Sgr A*的内由此可知结构上。其中不会一个主要诱因是,参加观测者的绝大多数约束仪不是专门为LISA观测者而建造,且多设在北半球,在观测者设在南天的Sgr A*时受到更为严重的热辐射负面影响。2004年,Bower等通过借助于伸长倾斜度的新方法消除资料测量仪器中不会的假定,在确认并翻倍光波不稳定性之之前计算了Sgr A*的内由此可知质积(Bower等2004)。

在3毫米宇宙射线源,Rogers总和1994年首次探测器到Sgr A*。中不会科院苏州天文台学术研究员沈志强牵头的国际团队于2002年借助于澳大利亚的甚长时之间延迟约束阵列VLBA对Sgr A*组织起来了首次的颇高分辨率核磁共振观测者(如图2附中有),并计算到Sgr A*在3毫米的内由此可知质积,辨认显露了支持矮星质中不会心依赖于超大数相比之下银河系的令人信服的证词(沈志强等2005)。

图二:Sgr A*在3毫米的CLEAN图象,左右两图分别完全一致应用于椭长圆和长圆椭长圆形洁束复建的图象(视频是从:沈志强等2005)

随着设在南半球的LISA约束仪的投身(例如,大型LISA约束仪LMT,阿卡塔玛大型毫米亚毫米阵列ALMA),国际上的观测者已需更好地放宽Sgr A*的二维内由此可知结构上及星舰光波的物理性质(如Issaoun等人2019, 2021)。

在1毫米宇宙射线源,由于LISA约束仪个数的放宽依然未能意味着根本的VLBI核磁共振。1998年,Krichbaum等(1998)首次在设在法国和西班牙的两个IRAM的约束仪之间意味着了针对SgrA*的1毫米斑点探测器,并赢得了其在1毫米的角质积。Doeleman等(2008)借助于一个三台站的阵列组织起来了1毫米观测者,辨认显露Sgr A*依赖于重大事件地平线微观上的弥散结构上。通过量化一个长圆黎曼椭长圆形的几何三维,辨认显露该结构上的质积为37微一段距离远。由于资料的放宽,这些观测者亦然不能用来确认比一个长圆黎曼更繁杂的三维。Fish等(2011)借助于在此之后类似的观测者辨认显露尽管Sgr A*的容量大密度在几天内起因了明显偏离,但其质积随时之间的变转化却相当明显。Johnson等(2015)辨认显露Sgr A*的弥散结构上很强明显的线光波不同之处,意味着矮星质中不会心银河系的外围依赖于有序的磁场结构上。通过对VLBI资料中不会伸长脉冲信息的统计分析,Fish等(2016)辨认显露Sgr A*在1毫米的宇宙射线结构上很强不对称性。设在智利的阿塔卡马探二路者物理约束仪(APEX)投身到1毫米VLBI阵列后,二路如森等(2018)于2018年辨认显露Sgr A*的观测者资料已不能于是又用一般而言的黎曼三维来解释。通过考虑较此稍繁杂的三维,辨认显露在整质为50微一段距离远的结构上内依赖于更弥散的亚结构上。常常是与观测者资料最具备的新月初椭长圆形三维(图3),其球形为52微一段距离远,与量子力学预示的银河系阴影的结果显露奇地相反。这也是此次矮星质中不会心银河系核磁共振之之前1毫米VLBI观测者的最新结果。

图三:Sgr A*的弥散结构上的三维左图(视频是从:二路如森等2018 [中有:由于携手者作梗为首次银河系核磁共振结果中线空之间,原学术论文中不会没有发表三维量化的最优图象,仅仅应用于灰色左图。])。

3.它的第一张拍电影下,为什么“拍电影”了五年?

由于EHT携手即已在2019年就公布了首次M87银河系核磁共振的结果(二路如森Bell左文文2019),此次对矮星质中不会心银河系的首次核磁共振可以话说是人们期待已久的。然而人们不解不会问,既然EHT在2017年4月初几乎同时观测者了M87* 和Sgr A*, 后者的“拍电影下”为什么如此耗时呢?

因为“灌入”这张拍电影下的系统设计难度更大。

一方面,除了之前面提到的星舰光波中不会的衍射不稳定性造成的角致宽之外,还依赖于镜面光波的不稳定性,其结果是引入话说是的“镜面噪声”不会叠加在Sgr A*本身所完全一致的能见度倾斜度信息上。

另一方面,更加重要的诱因是,Sgr A*靠近银河系处的遥感宇宙射线的图案和反射率不会观感显露迅速变转化(典型的变转化时标为几分钟),显然短于通常VLBI核磁共振所需的观测者时之间(几个两星期)。因此对这样的变源进行VLBI图象复建违反了银河系自转孔径综合核磁共振的也就是话说结论(二路如森等2016)。

加之目之前的约束仪时之间延迟布满仍然相对来话说稀疏,这些诱因独自使得复建Sgr A*在重大事件地平线微观上的图象面临巨大终究,EHT携手团队不得不开发更繁杂的也就是话说功能来消除光波以及这种结构上变转化对核磁共振所产生的负面影响。

由于VLBI复建的图象通常不很强唯一性,EHT携手团队借助于与观测者资料的不同之处相符的建模资料来“训练”各种核磁共振新方法,从而选定核磁共振所需的最优匹配集。借助于这些最优匹配集,我们辨认显露所给与核磁共振中不会的绝大多数推断了放射椭长圆形结构上,其球形、宽度和中不会心恶魔素质在不同的核磁共振新方法和匹配可选择中不会是相反的。然而,复建的图象在其就其特征上推断显露了丰富性,特别是沿着马蹄形的天顶的风速分布。这种丰富性是由于EHT目之前仍然有限的约束仪时之间延迟布满于是又舍弃Sgr A*的结构上变转化所造成的。

所有复建的图象可根据其特征分作四个闭包,其中不会三个闭包中不会的图象显现显露显露放射椭长圆形的结构上,只是马蹄形的反射率沿天顶的分布不同,而第四个闭包中不会包含了相对来话说个数较小的图象,尽管它们也能与资料相具备,但看痛快不像马蹄形型。终究,通过将数千张应用于不同核磁共振新方法给与的图象平均痛快作用于了一幅Sgr A*的权威性图象 (如图4附中有)。基于对约束仪时之间延迟布满的可能会、均匀分布不同之处、以及星舰光波物理性质的解释,并联结建模资料,我们可以话说EHT观测者资料有力地展示出Sgr A*的图象可能由一个球形为50微一段距离远的放射椭长圆形结构上催生,这与数相比之下为4百万倍人马座数相比之下,一段距离银河系为8kpc的银河系所预料的“阴影”的质积更加相反。

此次核磁共振结果为矮星质中不会心超大数相比之下银河系的依赖于共享了从外部证词,并首次将103-105个引力半径微观上的星系轨道动力学计算的预示与重大事件地平线微观上的图象和均匀分布联系痛快。更进一步地,与超大数相比之下银河系M87∗的EHT核磁共振结果相对来话说,得显露结论了量子力学的预示在横跨三个数相比之下相比之下系统中不会的相反性,充分展示出“天下银河系一般黑”!

图四:正上方为EHT从2017年4月初7日的观测者中不会赢得的Sgr A*的权威性图象。下方四个图从左到右演示了三个显现显露放射椭长圆形结构上的图象闭包的平均图象和一个非放射椭长圆形结构上的图象闭包的平均图象。图中不会的柱椭长圆形图推断了仅指每个闭包的图象的相对来话说量,其颇高度代表了每个闭包对终究拍电影下的相对来话说表彰。(视频是从:EHT携手许多组织)

4.“银河系照相馆”的下一步是“银河系小视频”

作为离生命近来的超大数相比之下银河系,Sgr A*为我们共享了一个筛选量子力学和探求银河系天质物理的与众不同物理室。随着此次首张矮星质中不会心银河系拍电影下的释显露,后续的工作将通过光波观测者资料来学术研究该银河系外围的磁场,并近一步学术研究与观测者到的X-射线耀斑活动有关的结构上变转化。

2017年之之前,随着新约束仪的投身以及资料记录带宽的大倾斜度增加,EHT阵列的灵敏度也在大倾斜度给与提升,对Sgr A*这一变源的核磁共振能力也在大倾斜度强转化。未来随着更多亚LISA约束仪的投身,有望意味着对其24两星期不之间断的接力核磁共振观测者,我们将终究需意味着对该银河系外围物理马蹄形境的动态摄像。在这一方面,若规划设在中不会国的亚LISAVLBI约束仪并参加系统性观测者,将不会持久很最重要的作用。

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