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直擊M87星系偏振光與黑洞磁場

中研院天文所東亞核心觀測聯盟朴鍾浩(中)、師大助理教授卜宏毅(右)及中山大學物理系助理教授郭政育(左)昨出席記者會,公布M87星系偏振光影像。記者潘俊宏/攝影
中研院天文所東亞核心觀測聯盟朴鍾浩(中)、師大助理教授卜宏毅(右)及中山大學物理系助理教授郭政育(左)昨出席記者會,公布M87星系偏振光影像。記者潘俊宏/攝影

繼人類史上首張黑洞影像在二○一九年曝光,中央研究院天文及天文物理研究所參與的「事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)」國際合作計畫,昨再公布M87星系中心最新的偏振光影像。

中研院指出,「偏振」像是磁場留下的指紋,這次透過觀測偏振光,推論出黑洞周圍磁場分布方式,可進一步解析首張黑洞影像周圍的磁場結構,也可為鄰近黑洞外部磁場結構提供資訊,是重要里程碑,研究成果廿四日發表於「天文物理期刊通訊」。

M87星系中心的偏振光影像,線條顯示與黑洞周圍磁場有關的偏振方向。圖/事件視界望遠鏡提供
M87星系中心的偏振光影像,線條顯示與黑洞周圍磁場有關的偏振方向。圖/事件視界望遠鏡提供
中研院天文及天文物理所博士後研究人員朴鍾浩指出,天文學家認為磁場在宇宙中無所不在,而黑洞噴流的產生與周圍磁場結構息息相關,透過偏振光原理的觀測,發現黑洞環上偏振光的方向主要順著光環圓弧排列,並推論出黑洞周圍磁場分布方式,進一步與過去眾多理論模型比對,發現符合天文物理界過去的認知,黑洞周圍強大磁場結構,確實扮演了黑洞噴流產生的重要角色。

EHT理論模型工作小組協調人之一、台師大助理教授卜宏毅說,台灣的EHT團隊長期研究物質如何吸積到黑洞和黑洞噴流形成過程,這張黑洞的偏振影像除了透露出M87黑洞周圍的物質與輻射特性,也與前年公布的黑洞照片所推測的若干黑洞特徵相符合。

EHT偏振工作小組成員、國立中山大學物理系助理教授郭政育解釋,黑洞影像本身,頂多證明黑洞確實存在,沒辦法告訴我們太多黑洞的物理機制,包括黑洞怎麼吞噬氣體、如何造成噴流等。

他說明,人們一百年前就知道有巨大噴流的存在,相關理論模型也很多,這次透過偏振光的觀測帶出很多資訊,包括黑洞附近的磁場分布、強度,除透過這些訊息檢視理論模型的符合性,也能進一步運用到其他黑洞上。

郭政育說,由於偏振訊號非常微弱,資料處理過程很困難。但台灣的EHT成員對資料校正和分析貢獻許多心力,才得到這張偏振影像。

黑洞 文物

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