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證實了！這一現(xiàn)象符合愛因斯坦的預(yù)測

2023-09-28 14:53:35 來源：新華網(wǎng) A+A-

人類首次“看見”的那個黑洞，被證明確實在自旋！

在我國科學(xué)家主導(dǎo)、全球45個科研機構(gòu)組成的國際科研團隊共同努力下,，人類首次“看見”的那個黑洞M87，被證明確實在自旋，這一現(xiàn)象符合愛因斯坦廣義相對論的相關(guān)預(yù)測,。

9月27日，相關(guān)研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）上,。

證實了,！這一現(xiàn)象符合愛因斯坦的預(yù)測

傾斜吸積盤模型的示意圖科研人員制圖

人類首次“看見”的那個黑洞，位于室女座一個巨橢圓星系M87的中心,，距離地球5500萬光年,，質(zhì)量約為太陽的65億倍。2019年,，科學(xué)家首次發(fā)布M87黑洞的圖像,，此后持續(xù)開展對M87黑洞的觀測研究,。

這項最新研究成果的論文第一作者兼通訊作者、之江實驗室博士后崔玉竹介紹,，利用甚長基線干涉測量（VLBI）技術(shù),，科研人員在解析M87黑洞噴流結(jié)構(gòu)過程中，驚奇地發(fā)現(xiàn)東亞VLBI網(wǎng)在2017年3月觀測到的M87黑洞噴流指向,，與以往有所不同,。緊盯這一蛛絲馬跡，通過深入分析近23年來全球多個VLBI網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù),，最終發(fā)現(xiàn)M87黑洞噴流呈現(xiàn)周期性擺動,，擺動周期約為11年，振幅約為10度,。這首次為黑洞自旋理論提供了最有力的觀測證據(jù),。

活動星系中心的超大質(zhì)量黑洞，堪稱宇宙中最具破壞性的神秘天體之一,。它們引力巨大,，通過吸積盤“吃進(jìn)”大量物質(zhì)，同時又將物質(zhì)以接近光速的高速“吐出來”,，力量之大可以“吐到”數(shù)千光年以外,。宇宙中到底有什么力量可以改變黑洞噴流方向，使其產(chǎn)生周期性擺動呢,？

證實了,！這一現(xiàn)象符合愛因斯坦的預(yù)測

上圖：2013年至2018年期間每兩年合并后的M87噴流結(jié)構(gòu)，觀測頻段為43GHz,。下圖：基于2000年至2022年以一年為單位合并的圖像得出的最佳擬合結(jié)果,。科研人員制圖

在更深入的研究中,，科研團隊基于觀測結(jié)果進(jìn)行了大量理論調(diào)研和細(xì)致分析,，并使用超級計算機結(jié)合最新數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果證實：當(dāng)吸積盤的旋轉(zhuǎn)軸與黑洞的自旋軸存在夾角時,，會因參考系“拖曳效應(yīng)”導(dǎo)致整個吸積盤的擺動,，而噴流受吸積盤的影響也會產(chǎn)生擺動。這一現(xiàn)象符合愛因斯坦的廣義相對論預(yù)測的“如果黑洞處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài),，會導(dǎo)致參考系拖曳效應(yīng)”,。

云南大學(xué)中國西南天文研究所副研究員林偉康表示，雖然自旋是黑洞理論的基礎(chǔ)假設(shè),，但此前并沒有直接觀測證實,。此次研究成功地將M87黑洞噴流動力學(xué)，與該星系中心超大質(zhì)量黑洞狀態(tài)聯(lián)系起來,，在支撐基礎(chǔ)理論的同時,，為進(jìn)一步揭開黑洞的神秘面紗提供了關(guān)鍵要素,。

甚長基線干涉測量（VLBI）技術(shù)，能將位于全球不同地點的多個射電望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合起來,，達(dá)到一架超大望遠(yuǎn)鏡的觀測效果,。在這項最新研究中，使用了包括東亞VLBI網(wǎng)在內(nèi)的多個國際觀測網(wǎng)數(shù)據(jù),，全球共有超過20個射電望遠(yuǎn)鏡為此項研究做出了貢獻(xiàn),，其中包括中國科學(xué)院上海天文臺65米天馬望遠(yuǎn)鏡和新疆天文臺南山26米射電望遠(yuǎn)鏡。

自2017年起,，我國的這兩臺射電望遠(yuǎn)鏡持續(xù)參與東亞VLBI網(wǎng)觀測,，分別在提高觀測靈敏度和角分辨率上發(fā)揮了重要作用。據(jù)中國科學(xué)院上海天文臺臺長沈志強介紹,，該臺已于近期在西藏日喀則開工建設(shè)一臺40米射電望遠(yuǎn)鏡,，建成后將進(jìn)一步提升東亞VLBI網(wǎng)的高分辨率毫米波成像觀測能力。

中國科學(xué)院國家天文臺研究員,、“中國天眼”首席科學(xué)家、之江實驗室計算天文首席科學(xué)家李菂認(rèn)為,，我國科學(xué)家牽頭取得的這項研究成果,，離不開射電天文學(xué)與計算科學(xué)的深度融合。隨著數(shù)據(jù)不斷積累,，之江實驗室正在將人工智能,、云計算等技術(shù)引入到天文領(lǐng)域，多學(xué)科攜手共同探索宇宙奧秘,。

(責(zé)任編輯：梁云嬌 CN079)