使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA），天文學家發(fā)現了圍繞人馬座A *（我們銀河系中心的黑洞）運行的“熱點”的跡象。這一發(fā)現有助于我們更好地了解超大質量黑洞的神秘和動態(tài)環(huán)境。
我們認為，我們看到的是一個熱氣泡在人馬座a *的軌道上，其大小與水星的軌道相似，但繞人馬座a *旋轉一圈只需大約70分鐘。這需要大約30%光速的思維速度!德國波恩馬克斯普朗克射電天文研究所的Maciek Wielgus說，他領導了今天發(fā)表在《天文學與天體物理學》上的這項研究。
這些觀測是在事件視界望遠鏡(EHT)合作的黑洞成像活動中，由位于智利安第斯山脈的ALMA(歐洲南方天文臺(ESO)共同擁有的射電望遠鏡)進行的。2017年4月，EHT將全球現有的8個射電望遠鏡(包括ALMA)連接在一起，產生了最近發(fā)布的第一張人馬座A*的圖像。為了校準EHT數據，作為EHT合作小組成員的Wielgus和他的同事使用了與人馬座A*的EHT觀測同時記錄的ALMA數據。令研究小組驚訝的是，在只有alma的測量中，隱藏著更多關于黑洞性質的線索。
偶然的是，一些觀測是在我們星系中心發(fā)射x射線能量爆發(fā)或耀斑后不久完成的，美國宇航局的錢德拉太空望遠鏡發(fā)現了這一現象。以前用x射線和紅外望遠鏡觀測到的這種耀斑，被認為與所謂的“熱點”有關，即高速運行、靠近黑洞的熱氣泡。
“真正新的和有趣的是，迄今為止，這種耀斑只在人馬座A*的x射線和紅外觀測中清晰地存在。在這里，我們第一次看到一個非常強烈的跡象，表明繞軌道運行的熱點也存在于射電觀測中，”Wielgus說。他同時也是波蘭哥白尼天文中心和美國哈佛大學黑洞計劃的成員。
荷蘭內梅亨大學的博士生杰西·沃斯也參與了這項研究，他補充說:“也許這些在紅外波長下探測到的熱點是相同物理現象的表現:當紅外發(fā)射熱點冷卻下來時，它們在更長的波長下變得可見，就像ALMA和EHT觀測到的那樣。”
長期以來，人們一直認為這些耀斑源于人馬座A*附近的高溫氣體的磁場相互作用，新的發(fā)現支持了這一觀點?！艾F在我們發(fā)現了這些耀斑的磁場起源的有力證據，我們的觀測為我們提供了有關這一過程的幾何形狀的線索。新數據對建立這些事件的理論解釋非常有幫助，”來自內梅亨大學的合著者Monika moichcibrodzka說。
ALMA允許天文學家研究人馬座A*的極化射電發(fā)射，這可以用來揭示黑洞的磁場。研究小組將這些觀測結果與理論模型結合起來，進一步了解了熱點的形成及其所處的環(huán)境，包括人馬座A*周圍的磁場。他們的研究為磁場的形狀提供了比以往觀測更強的約束條件，幫助天文學家揭示黑洞及其周圍環(huán)境的本質。
這些觀測結果證實了ESO的甚大望遠鏡(VLT)上的重力儀器此前的一些發(fā)現，該儀器以紅外線進行觀測。來自GRAVITY和ALMA的數據都表明，耀斑起源于圍繞黑洞旋轉的一團氣體，其速度約為30%的光速，在天空中順時針方向旋轉，熱點的軌道幾乎是正對的。
該研究的合著者、西班牙València大學的Ivan Marti-Vidal說:“在未來，我們應該能夠使用與GRAVITY和ALMA協調的多波長觀測來跨頻率跟蹤熱點——這種努力的成功將是我們理解銀河系中心耀斑物理的真正里程碑?！?/p>
該團隊還希望能夠通過EHT直接觀察軌道上的氣體團塊，從而更接近黑洞，了解更多關于黑洞的信息。“希望有一天，我們可以放心地說，我們‘知道’射手座A*發(fā)生了什么，”維格斯總結道。
更多的信息
本研究發(fā)表在《天文學與天體物理學》(https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202244493)的論文《人馬座A*附近的軌道運動-來自極化ALMA觀測的約束》中。
該團隊由M. Wielgus(德國馬克斯-普朗克研究所für射電天文學[MPIfR];波蘭科學院哥白尼天文中心，波蘭;美國哈佛大學黑洞計劃[BHI])， M. Moscibrodzka(荷蘭內梅亨大學天體物理系[內梅亨])，J. Vos(內梅亨)，Z. Gelles(美國哈佛和史密森尼天體物理中心|)，I. Martí-Vidal(西班牙大學València)， J. Farah(美國拉斯坎布雷斯天文臺;加州大學，圣巴巴拉，美國)，N. Marchili(意大利ALMA區(qū)域中心，意大利inafi – di射電天文學研究所和MPIfR)， C. Goddi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di卡利亞里，意大利和圣保羅大學S?o Paulo，巴西)，和H. Messias(智利ALMA聯合天文臺)。
阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)是一個國際天文設施，是ESO、美國國家科學基金會(NSF)和日本國家自然科學研究院(NINS)與智利共和國合作的伙伴關系。ALMA由ESO代表其成員國提供資助，由NSF與加拿大國家研究理事會(NRC)和科技部(MOST)合作提供資助，由NINS與臺灣中央研究院(AS)和韓國天文與空間科學研究所(KASI)合作提供資助。ALMA的建設和運作由ESO代表其成員國領導;由聯合大學公司(AUI)管理的國家射電天文臺(NRAO)代表北美;以及由日本國家天文臺(NAOJ)代表東亞觀測。聯合ALMA天文臺(JAO)統一領導和管理ALMA的建設、調試和運行。
歐洲南方天文臺(ESO)使全世界的科學家能夠發(fā)現宇宙的秘密，造福所有人。我們在地面上設計、建造和運營世界級的天文臺——天文學家用它們來解決令人興奮的問題，傳播天文學的魅力——并促進天文學的國際合作。
ESO成立于1962年，是一個政府間組織，今天得到了16個成員國的支持(奧地利、比利時、捷克共和國、丹麥、法國、芬蘭、德國、愛爾蘭、意大利、荷蘭、波蘭、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英國)，以及東道國智利和澳大利亞作為戰(zhàn)略伙伴。
ESO的總部、游客中心和ESO超新星天文館位于德國慕尼黑附近，而智利的阿塔卡馬沙漠是一個極好的地方，有著獨特的觀察天空的條件，是我們的望遠鏡的所在地。ESO有三個觀測點:拉新羅、帕拉納爾和查南托。在帕拉納爾，ESO操作著超大望遠鏡及其超大望遠鏡干涉儀，以及兩臺巡天望遠鏡，用于紅外的VISTA和可見光VLT巡天望遠鏡。此外，帕拉納爾ESO還將主辦并運行切倫科夫南望遠鏡陣列，這是世界上最大、最靈敏的伽馬射線天文臺。ESO與國際合作伙伴一起，在查南托運營著APEX和ALMA，這兩個設施可以觀測毫米和亞毫米范圍內的天空。在帕拉納爾附近的Cerro Armazones，我們正在建造“世界上最大的天空之眼”——ESO的超大望遠鏡。
