<p>在幾乎每個星系的中心都潛藏著一個超大質量黑洞。但并不是所有的超大質量黑洞都是一樣的:它們有很多種類型。類星體，或類恒星物體，是超大質量黑洞中最亮、最活躍的類型之一。</p> <p>&nbsp;</p> <p>一個國際科學家小組發(fā)表了對第一個被確認的類星體的新觀測結果，該類星體被稱為3C 273，位于處女座，顯示了該類星體突出的等離子體噴流的最深處。</p> <p>&nbsp;</p> <p>活躍的超大質量黑洞發(fā)射出狹窄的、令人難以置信的強大等離子體噴流，這些等離子體噴流以接近光速的速度逃逸。這些噴流已經被研究了幾十年，但它們的形成過程對天文學家和天體物理學家來說仍然是一個謎。一個尚未解決的問題是，這些噴流是如何以及在哪里對準的，或者集中成一個狹窄的光束，這使得它們可以延伸到宿主星系以外的極端距離，甚至影響星系的演化。這些新的觀測是迄今為止對黑洞中心最深入的觀測，在那里等離子體流被對準成一個狹窄的光束。</p> <p>&nbsp;</p> <p>今天發(fā)表在《天體物理學雜志》上的這項新研究，包括對3C 273噴流的觀測，以迄今為止最高的角度分辨率，獲得了噴流最內部部分的數據，靠近中心黑洞。這項開創(chuàng)性的工作是通過在全球使用一組緊密協(xié)調的無線電天線實現的，該天線是全球毫米VLBI陣列(GMVA)和智利阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)的組合。為了測量射流的整體形狀，還用高靈敏度陣列在不同尺度上對3C 273進行了協(xié)調觀測。這項研究的數據是在2017年收集的，幾乎與事件視界望遠鏡(EHT)觀測發(fā)現黑洞的第一張圖像的時間相同。</p> <p>&nbsp;</p> <p>3C 273噴流的圖像讓科學家們第一次看到了類星體噴流的最深處，也就是準直發(fā)生的地方。研究小組進一步發(fā)現，從黑洞流出的等離子體流的角度在非常長的距離內會收緊。噴流的收縮部分繼續(xù)延伸到令人難以置信的很遠，遠遠超出了黑洞引力支配的區(qū)域。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;令人驚訝的是，強大的流的形狀是在一個極其活躍的類星體中經過很長一段距離慢慢形成的。麻省理工學院草垛天文臺的研究科學家、項目負責人Kazunori Akiyama說:&ldquo;在附近更微弱、更不活躍的超大質量黑洞中也發(fā)現了這種現象。&rdquo;&ldquo;研究結果提出了一個新的問題:射流準直是如何在如此不同的黑洞系統(tǒng)中如此一致地發(fā)生的?&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這篇論文的第一作者、東京大學和日本國家天文臺的博士生Hiroki Okino說:&ldquo;幾十年來，3C 273一直被研究為類星體噴流最接近的理想實驗室。&rdquo;&ldquo;然而，盡管這顆類星體是我們的近鄰，但直到最近，我們的眼睛都不夠敏銳，無法看到這種狹窄強大的等離子流是在哪里形成的。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>新的，令人難以置信的3C 273射流的清晰圖像是由于ALMA陣列的加入而成為可能的。GMVA和ALMA通過超長基線干涉測量技術(VLBI)跨大陸連接，以獲取有關遙遠天文源的高度詳細信息。ALMA卓越的VLBI能力是由ALMA分期項目(APP)團隊實現的。MIT Haystack天文臺領導的國際APP團隊開發(fā)了硬件和軟件，將由66個望遠鏡組成的ALMA變成了世界上最靈敏的天文干涉測量站。在這些波長上收集數據大大提高了陣列的分辨率和靈敏度。這種能力也是EHT黑洞成像工作的基礎。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;將ALMA作為全球VLBI網絡的一部分的能力已經完全改變了黑洞科學的游戲規(guī)則，&rdquo;MIT干草堆天文臺的首席研究科學家和該APP的委托科學家Lynn Matthews說，&ldquo;它使我們獲得了第一張超大質量黑洞的圖像，現在它正在幫助我們第一次看到關于黑洞如何為它們的噴射動力的令人難以置信的新細節(jié)。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項研究為進一步探索其他類型黑洞中的射流準直過程打開了大門。通過EHT在更高頻率下獲得的數據，如230 GHz和345 GHz，將使科學家能夠觀測到類星體和其他黑洞內部更精細的細節(jié)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>臺灣中央研究院天文與天體物理研究所(ASIAA)副研究員淺田慶一說:&ldquo;這一現為類星體噴流的噴流準直提供了新的認識。&rdquo;&ldquo;EHT的更銳利的眼睛將使我們能夠觀測到更遙遠的類星體噴流中的類似區(qū)域。我們希望能夠在這項研究的新&lsquo;作業(yè)&rsquo;上取得進展，這可能使我們最終能夠回答射流是如何對準的這個百年難題。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>GMVA在3毫米波長下進行觀測，2017年4月使用以下站點進行研究:甚長基線陣列(VLBA)的8個天線、馬克斯-普朗克研究所的Effelsberg 100米射電望遠鏡f&uuml;r射電天文學(MPIfR)、IRAM 30米望遠鏡、Onsala空間天文臺的20米望遠鏡和Yebes天文臺的40米射電望遠鏡。數據在德國波恩MPIfR的DiFX VLBI相關器中進行關聯(lián)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>ALMA是歐洲南方天文臺(ESO，代表其成員國)、NSF(美國)和NINS(日本)，以及NRC(加拿大)、MOST和ASIAA(臺灣)和KASI(韓國)與智利共和國合作的伙伴關系。聯(lián)合ALMA天文臺由ESO、AUI/NRAO和NAOJ運營。</p> <p>&nbsp;</p> <p>APP合作組織包括美國麻省理工學院草垛天文臺;馬克斯-普朗克研究所f&uuml;r射電天文學(MPIfR)，德國;智利Concepci&oacute;n大學;日本國立天文臺(NAOJ);美國國家射電天文臺;臺灣中央研究院天文與天體物理研究所;瑞典昂薩拉太空天文臺;美國哈佛-史密森天體物理中心;以及西班牙瓦倫西亞大學。該APP的資金由國家科學基金會主要研究儀器項目、ALMA北美發(fā)展項目和國際成本分攤合作伙伴提供。</p> <p>&nbsp;</p> <p>VLBA是美國國家射電天文臺的一種儀器，該天文臺是美國國家科學基金會的一種設施，根據聯(lián)合大學的合作協(xié)議運營。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>