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影/中研院公布銀河系重大發現!人馬座A*黑洞影像首曝光

人馬座A*黑洞影像首曝光。圖/中央研究院提供
人馬座A*黑洞影像首曝光。圖/中央研究院提供

我國中央研究院參與的事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)國際合作計畫,繼2019年4月10日公布人類史上首張黑洞影像,於今(5/12)台灣時間晚間9點7分再發布位於銀河系中心的人馬座A*(Sagittarius A*)的超大質量黑洞影像,也是人類史上看到的第二個黑洞。

2019年4月10日EHT團隊曾召開全球連線記者會,發布M87星系中心超大質量黑洞,也是人類史上首張黑洞「直接成像」。時隔3年,中研院與科技部今舉行銀河系中心重大研究成果發表記者會,並與美國國家科學基金會(華盛頓特區)、歐南天文台(慕尼黑)、ALMA天文台(聖地牙哥)、日本國立天文台(東京)、墨西哥科技委員會(墨西哥市)、上海天文台同步直播。

中研院院長廖俊智表示,今天是見證人類史上第二次捕捉到的黑洞影像。他指出,今天公布的人馬座A*黑洞,比2019年公布的M87黑洞距離地球近2000倍,質量則小了2000倍,卻是銀河系中心的最大黑洞,由於人馬座A*黑洞體積比M87小很多,氣體在軌道周圍運轉速度也快很多,需要更高深的技術才能成像。

他說,事實上,人馬座A*與M87黑洞同時在2017年開始觀測,但成像難度更多,所以此次科學成就又更加顯著。

廖俊智說,過去科學家一直致力研究銀河系是否存在黑洞,德國與美國科學家Andrea Ghez、Reinhard Genzel透過銀河系星球運動軌跡,間接證實中間星球就是黑洞,因而獲得2020年諾貝爾物理學獎,今天看到的黑洞影像,則是直接證實銀河系的黑洞確實存在。

廖俊智表示,中研院一直參與EHT計畫,是13個成員之一,也因為中研院同時參加東亞天文台,所以在EHT計畫佔了兩個席次,這次透過科技部支援經費、台師大、中山大學、中山科學研究院的大力協助,讓台灣在這次國際重要科學發現具有重要貢獻,也再次證明台灣在全世界重要科學發現持續佔有一席之地。

天文所夏威夷運轉處資深科學家、EHT計畫科學家包傑夫(Geoffrey Bower)表示,「這次公布的影像捕捉到被強大的黑洞重力彎曲的光線,亮環大小也吻合愛因斯坦的廣義相對論」。有助於進一步理解銀河系中心,以及此巨大黑洞如何與周圍環境相互作用。

美國史都華天文台暨亞歷桑那大學天文系及資科所的EHT科學家陳志均解釋,兩個黑洞附近的氣體均以近乎光速在移動。由於人馬座A星比M87黑洞小了2千倍,氣體在比較大的M87黑洞軌道上繞一圈,需要數天甚至數週;但在小得多的人馬座A星軌道上,僅需短短數分鐘,其所造成的氣體擾動導致影像變化速度過快,「像在拍一隻追著自己尾巴跑的小狗」,很難取得清晰的照片。此也導致重建這張黑洞影像的難度比M87更高,需開發更複雜的校正技術及成像方法。

天文所紀柏特(Britton Jeter)博士比喻,「拍攝人馬座A星的過程,就像將一部電影總結為一張影像!」這些收集到的龐大觀測訊號必須透過世界各地的超級電腦運算,包含美國、加拿大、歐洲及臺灣,打造一個前所未有的黑洞模擬資料庫,與觀測結果作比對。最後透過多次模擬、調校,費時5年才得以成像,讓世人真正看到這個「潛伏在銀河系中心的巨獸」。

ETH是由座落在美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島、南極等地的八個電波望遠鏡陣列組成,藉此形成與地球一樣大的虛擬陣列望遠鏡,其中三座由中央研究院支援,主要目標為成像黑洞邊界(事件視界)。解析度高達二十微角秒,相當於在巴黎咖啡館遠距離閱讀一份在紐約的報紙。

黑洞

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