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全球第二张黑洞照片!这次挡住了银河系

2025-10-26 12:18

步微波自释放出引起的不透明度负面影响。这些都适于随之看清越来越附近星本体并由其作用力弯曲所尽快的外环的(亚)LISA微波本本体(即“星本体阴霾”)。

在VLBI测量中的,为研究并暗示所测量到的“半径远(visibility)”数据资料,平常用到两种方式:

1、对半径远数据资料这样一来完成数学模型数值,一般来却说引入一些黎曼数学模型,比如二维的长圆或椭长圆欧拉椭长圆形、外环、螺旋状或新月状数学模型等。这里数学模型的繁杂程度由数据资料的特质来尽快。

2、对半径远数据资料完成显微,再继续对平面图形完成数学模型化研究,得显现出互为关的数学模型值,从而对所测量的微波本本体完成假设描述。

两种方式则有优劣,数学模型数值来得这样一来,相比之下在电磁微波望远镜数目不多、较宽散布难于显微的但会就能得显现出一些来得有效率的事实,近似于的案例是Whitney等(1971)在只有两个电磁微波望远镜(一条电磁微波望远镜较宽)的测量数据资料的但会,就引入了数学模型数值的方式断定了3C 279中的的视超光速现象。这也是很多晚期测量引入此方式的原因。但这往往不会由于数学模型来得简单而财产损失了技术开发细节。互为反,显微的结果不会来得直观,但显微两处理过程又不会导致一些额外的不明确性。在很多工作中的,这两种方式不会同时使用,以便获取最有效率的结果,这些两处理过程往往又与数据资料的精确量度建构在三人。

随着VLBI技术开发及测量设备的工业发展,人们对Sgr A*积极参与了一系列的较低辨率测量,相比之下是近二十多年来在LISA段积极参与的测量。

在7LISA段,首次的显微结果由 Krichbaum 等同于1993年获取(Krichbaum等 1993),但由于参与测量的电磁微波望远镜数目较少,这些结果仍假定小得多不明确性。尽管近期有不少在该红外线的测量,但由于数据资料精确量度中的假定小得多不明确性,人们一直未有吻合地明确并另加反射畸变的负面影响,进而只能获知Sgr A*的内由此可知本本体。其中的一个主要原因是,加入测量的绝大多数电磁微波望远镜不是专门为LISA测量而建好,且多设在北半球,在测量设在南天的Sgr A*时受到严重的大气负面影响。2004年,Bower等通过借助合上幅度的方式消除数据资料精确量度中的的不明确性,在明确并另加反射畸变最后量度了Sgr A*的内由此可知个数(Bower等 2004)。

在3LISA段,Rogers等同于1994年首次测量到Sgr A*。中的科院南京气象局学术研究员沈志强牵头的国际他的团队于2002年借助新泽西州的甚长较宽内部事务阵列VLBA对 Sgr A*积极参与了首次的较低分辨率显微测量(如平面图2所示),并量度到Sgr A*在3毫米的内由此可知个数,断定了支持矮星团区域内假定超大精确度星本体的令人信服的证据(沈志强等 2005)。

平面图二:Sgr A*在3毫米的CLEAN平面图形,左右两平面图分别相异使用椭长圆和略微洁束修缮的平面图形(平面照片是从:沈等人 2005)

随着设在南半球的LISA电磁微波望远镜的申请加入(例如,大型LISA电磁微波望远镜LMT,苏尔塔玛大型毫米亚毫米阵列ALMA),近年来的测量已须要要愈来愈好地放宽Sgr A*的二维内由此可知本本体及曲速反射的特殊性(如Issaoun等人 2019, 2021)。

在1LISA段,由于LISA电磁微波望远镜数目的放宽一直未有借助无论如何的VLBI显微。1998年,Krichbaum等(1998)首次在设在法国和西班牙的两个IRAM的电磁微波望远镜两者错综复杂借助了针对SgrA*的1毫米条纹测量,并获取了其在1毫米的角个数。Doeleman等(2008)借助一个三台站的阵列积极参与了1毫米测量,断定Sgr A*假定惨剧镜面连续性上的外层本本体。通过数值一个长圆欧拉状的黎曼数学模型,断定该本本体的个数为37不显角秒。由于数据资料的放宽,这些测量亦然不必用来明确比一个长圆欧拉愈来愈繁杂的数学模型。Fish等(2011)借助最后类似的测量断定尽管Sgr A*的每秒钟密度在几天内发生了显着偏离,但其个数随时两者错综复杂的变动却不一定显着。Johnson 等(2015)断定Sgr A*的外层本本体较强显着的线偏振特质,意味着矮星团区域内星本体的外面假定一个该系统的太阳风本本体。通过对VLBI数据资料中的合上互为位反馈的研究,Fish 等(2016)断定Sgr A*在1毫米的微波本本体较强不对称性。设在智利的安第斯山探东路者实验者电磁微波望远镜(APEX)申请加入到1毫米VLBI阵列后,东路如森等(2018)于2018年断定Sgr A*的测量数据资料已不必再继续用基本上的欧拉数学模型来暗示。通过考虑较此略有繁杂的数学模型,断定在总本体为50不显角秒的本本体内假定愈来愈为外层的亚本本体。相比之下是与测量数据资料最不符的新月状数学模型(平面图3),其直径为52不显角秒,与广义互为对论预见的星本体阴霾的结果每每地相反。这也是此次矮星团区域内星本体显微之先前1毫米VLBI测量的最新结果。

平面图三:Sgr A*的外层本本体的数学模型平面图例(平面照片是从:Lu 等人2018)

它的第一张录像,为什么“拍戏”了五年?

由于EHT共同开发早在2019年就公布了首次M87星本体显微的结果(东路如森Max左文文 2019),此次对矮星团区域内星本体的首次显微可以却说是人们紧接著的。然而人们居然不会回答,既然EHT在2017年4月几乎同时测量了M87* 和Sgr A*, 后者的“录像”为什么如此用时呢?

因为“浸泡”这张录像的技术开发难度愈来愈大。

一方面,除了先左边提到的曲速反射中的的光学畸变导致的角致宽之外,还假定镜面反射的畸变,其结果是引入其实质的“镜面信道”不会叠加在Sgr A*本身所相异的半径远幅度反馈上。

另一方面,愈来愈加不可或缺的原因是,Sgr A*附近星本体两处的电磁微波微波的平面样式和反射率不会表现显现出快速变动(近似于的变动时标为几分钟),相比之下稍短于一般来却说VLBI显微所须要要的测量时两者错综复杂(几个每隔)。因此对这样的变源完成VLBI平面图形修缮违反了星球自转长圆孔综合显微的基本假设(东路如森等 2016)。

加之现有的电磁微波望远镜较宽散布基本上来得稀疏,这些环境因素三人使得修缮Sgr A*在惨剧镜面连续性上的平面图形面临非常大挑战,EHT共同开发他的团队不得不开发愈来愈繁杂的工具来消除反射以及这种本本体变动对显微所导致的负面影响。由于VLBI修缮的平面图形一般来却说不较强唯一性,EHT共同开发他的团队借助与测量数据资料的特质互为相反的辅助设计数据资料来“训练”各种显微方式,从而选取显微所须要的匹配值集。借助这些匹配值集,我们断定所给与显微中的的绝大多数辨识了外环本本体,其直径、宽度和区域内邪恶程度在有所不同的显微方式和值选取中的是相反的。然而,修缮的平面图形在其具本体共通点上辨识显现出了社会性,特别是沿着环的方位的风速地理分布。这种社会性是由于EHT现有基本上极少的电磁微波望远镜较宽散布再继续加上Sgr A*的本本体变动所导致的。

然而,修缮的平面图形在其具本体共通点上辨识显现出了社会性,特别是沿着环的方位的风速地理分布。这种社会性是由于EHT现有基本上极少的电磁微波望远镜较宽散布再继续加上Sgr A*的本本体变动所导致的。

所有修缮的平面图形可根据其共通点分为四个有界,其中的三个次子之外的平面图形看出显现出外环的本本体,只是环的反射率沿方位的地理分布有所不同,而第四个次子之外包含了互为对数目较小的平面图形,尽管它们也能与数据资料吻合,但看上去不像外侧。

再继续一,通过将数千张使用有所不同显微方式给与的平面图形少于上去降解了一幅Sgr A*的代表性平面图形 (如平面图4所示)。

平面图四:上方为EHT从2017年4月7日的测量中的获取的Sgr A的代表性平面图形。下方四个平面图从左到右展示出了三个看出外环本本体的平面图形有界的少于平面图形和一个非外环本本体的平面图形有界的少于平面图形。平面图中的的柱状平面图辨识了属于每个有界的平面图形的互为对总数,其移动性代表了每个有界对再继续一录像的互为对成就。(平面照片是从:EHT共同开发其组织)

基于对电磁微波望远镜较宽散布的持续性、时变特质、以及曲速反射特殊性的理解,并建构辅助设计数据资料,我们可以却说EHT测量数据资料有力地显然Sgr A*的平面图形确实由一个直径为50不显角秒的外环本本体主导,这与精确度为4百万倍水星精确度,半径星球为8kpc的星本体所在稍短期内的“阴霾”的个数相当相反。

此次显微结果为矮星团区域内超大精确度星本体的假定共享了这样一来证据,并首次将10^3-10^5个作用力半径连续性上的伴星土星凝聚态量度的预见与惨剧镜面连续性上的平面图形和时变直接联系上去。愈来愈进一步地,与超大精确度星本体M87∗的EHT显微结果来得,表明了广义互为对论的预见在跨越三个精确度量级该系统中的的相反性,充分显然“海内星本体一般黑”!

“星本体照互为馆”的下一步是“星本体小视频”

作为离本能最近的超大精确度星本体,Sgr A*为我们共享了一个化验广义互为对论和探求星本体天本体物理的独特学术研究所。随着此次首张矮星团区域内星本体录像的发布,近期的工作将通过偏振测量数据资料来学术研究该星本体外面的太阳风,并近一步学术研究与测量到的X-射线电磁辐射商业活动有关的本本体变动。

2017年最后,随着新电磁微波望远镜的申请加入以及数据资料记录带宽的随之增加,EHT阵列的高频率也在随之给与提升,对Sgr A*这一变源的显微并能在随之增强。

未来随着愈来愈多亚LISA电磁微波望远镜的申请加入,有望借助对其24每隔不两者错综复杂断的接力显微测量,我们将再继续一须要要借助对该星本体外面物理环境的动态摄像机。在这一方面,若建设设在中的国的亚LISAVLBI电磁微波望远镜并加入互为关测量,将不会起到很关键的作用。

参考文献

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Whitney, A. R., Shapiro, I. I., Rogers, A. E. E., et al. 1971, Science, 173, 225

东路如森,左文文,2019。世界首张星本体录像揭晓,中的国化学家有啥成就?(赛先生)

合拍戏:科普中的国

作者:中的国科学院南京气象局 东路如森 江悟 沈志强

监制:中的国科普博览

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