揭开银河系中心黑洞神秘面纱

中央研究院天文及天文物理研究所参与「事件视界望远镜（Event Horizon Telescope, EHT）」国际合作计划，观测银河系中心超大质量黑洞研究成效卓越，于5月12日晚间举办全球同步记者会，公布银河系中心超大质量黑洞的第一张影像，亦成为银河系中心黑洞存在的「第一个直接观测证据」。

图说:银河系中心超大质量黑洞人马座A星的第一张照片

事件视界望远镜科学团队(EHT)，曾在2019年拍摄了第一张位于室女座M87星系中心的超大质量黑洞剪影，震惊全世界。事隔三年，又公告这「开创性」的讯息，其内容就是科学家们追踪多年的银河系中心区域，那个看不见的超大质量致密天体，名为人马座A星（简写为Sgr A）。Sgr A黑洞与 M87星系中心黑洞图像拥有相同的环状结构和剪影。黑洞强大的重力，导致事件视界外，光子的运动轨迹形成弯曲状态，这两个黑洞的明亮光环形状与大小，其结果亦验证广义相对论预测。本突破性发现有助于进一步理解银河系中心，以及此巨大黑洞如何与周围环境相互作用。

图说:夏季银河

先来比较这两黑洞的差异，位于M87星系中心的黑洞质量约为太阳的65亿倍，距离地球约为5,500万光年；而位于银河系中心的黑洞质量约为太阳的430万倍，距离地球约为2.5万光年，两者质量相差约1500倍，距离差了2000倍。而针对观测难度而言，银河系中心的黑洞离地球较近，其在天空中的张角比较大，但受银河系盘面大量星系介质的影响，其观测难度将大大提升。并且在黑洞周围，物质环绕的时间尺度较大的黑洞所花时间较长，相对之下Sgr A黑洞周围物质环绕速度较快，事件视界望远镜科学团队利用特长基线干涉技术(VLBI)观测，对Sgr A黑洞来说就太慢了。

中央研究院天文及天文物理研究所研究员陈明堂表示，本次公布的黑洞影像由全球8座望远镜共同完成，中研院负责运转或参与建造的望远镜就有3座：「次毫米波阵列望远镜（SMA）」、「马克斯威次毫米波望远镜（JCMT）」，及「阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）」，皆成为解开本世纪科学之谜的重要工具。事件视界望远镜科学团队(EHT)，克服了上述观测上的困难，成功解开银河系中心黑洞的面纱。

另外，事件视界望远镜科学团队(EHT)在黑洞理论数值模拟，利用相对论性磁流体力学(General Relativistic Magnetohydrodynamics)，成功模拟出黑洞周围强重力场、磁场与流体的环境。研究团队透过理论数值模拟，产出180万张黑洞影像，及130万个黑洞系统光谱，并利用Sgr A*黑洞11项观测结果当筛选条件，过滤出可能的黑洞与其周围环境的特色，并模拟出其观测结果。

图说:黑洞理论模式模拟(图片来源:中研院记者会影像)

本次EHT黑洞影像观测成果，集结全球上百个研究机构、超过300名研究人员共同参与。论文亦已于今年5月12日刊登在《天文物理期刊通讯》。(编辑 林琦峰)

资料来源:中研院

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