構建迄今為止銀河係中心黑洞人馬座A*（Sgr A*）的最精確模型
发布时间：2025-11-02 15:47:39 来源：清蒸白鱔網 作者：林佑威
構建迄今為止銀河係中心黑洞人馬座A*（Sgr A*）的最精確模型
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：外觀可能具有欺騙性。白熾燈泡的光看起來很穩定，但實際上它每秒閃爍120次。因為大腦隻感知它所接收到的信息的平均值，這種閃爍是模糊的，對持續照明的感知隻是一種幻覺。雖然光線無法逃離黑洞，但快速運行的氣體的明亮光芒有其獨特的閃爍。
在6月17日發表在《天體物理學雜誌快報》上的一篇最新論文中，高級研究所的威廉-D-拉夫林成員Lena Murchikova、普林斯頓大學的Chris White 和加州大學聖塔芭芭拉分校的Sean Ressler能夠利用這種微妙的閃爍來構建迄今為止我們自己星係的中心黑洞--人馬座A*（Sgr A*）的最精確模型，提供了對其結構和運動等特性的洞察力。
研究人員首次在一個單一的模型中展示了氣體如何在銀河係中心旅行的完整故事--從被恒星吹走到落入黑洞。通過觀察閃爍的光，研究小組得出結論，銀河係中心黑洞“進食”的最有可能的情況涉及到從遠處直接進入的氣體，而不是在很長一段時間內緩慢抽走軌道上的物質。
Murchikova說：“黑洞是其自身秘密的‘守門人’。為了更好地了解這些神秘的天體，我們依賴於直接觀察和高分辨率的建模。”
雖然黑洞的存在在大約100年前由卡爾·施瓦茨柴爾德根據阿爾伯特·愛因斯坦的新引力理論預測出來，但研究人員現在才開始通過觀測來探測它們。
2021年10月，Murchikova在《天體物理學雜誌快報》上發表了一篇論文，介紹了一種研究黑洞閃爍的方法，時間尺度為幾秒鍾，而不是幾分鍾。這一進展使研究人員能夠根據Sgr A*的閃爍對其屬性進行更準確的量化。
White 一直在研究黑洞附近的氣體發生的細節（在那裏廣義相對論的強效應很重要），以及這如何影響到來到我們身邊的光線。今年早些時候發表的《天體物理學雜誌》總結了他的一些發現。
Ressler花了數年時間，試圖構建迄今為止對Sgr A*周圍氣體最真實的模擬。他通過將對附近恒星的觀測直接納入模擬，並細致地跟蹤它們落入黑洞時脫落的物質來做到這一點。 他最近的工作成果此前已發表在《天體物理學雜誌》上。
Murchikova、White 和 Ressler 隨後合作，將觀察到的Sgr A*的閃爍模式與他們各自的數字模型所預測的閃爍模式進行比較。
“結果證明是非常有趣的，”Murchikova解釋說。“長期以來，我們認為我們可以在很大程度上不考慮黑洞周圍的氣體來自哪裏。典型的模型設想了一個人工的氣體環，大致呈甜甜圈狀，在離黑洞的某個大距離。我們發現，這種模型產生的閃爍模式與觀測結果不一致。”
Ressler的恒星風模型采取了一種更現實的方法，即黑洞所消耗的氣體最初是由銀河係中心附近的恒星脫落的。當這些氣體落入黑洞時，它再現了正確的閃爍模式。Ressler評論說： “建立這個模型的目的不是為了解釋這個特定的現象。成功決不是一種保證。因此，在多年的工作之後，看到該模型如此戲劇性地成功是非常令人鼓舞的。”
“當我們研究閃爍時，我們可以看到黑洞每秒發出的光量的變化，在一個晚上的時間裏進行成千上萬次的測量，”White 解釋說。“然而，這並不能像大規模圖像那樣告訴我們氣體在空間中是如何排列的。通過結合這兩種類型的觀測，有可能減輕每一種的局限性，從而獲得最真實的畫麵。”
相關報道：位於我們銀河係中心的巨大黑洞正在閃爍 為什麽它很重要？
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：在我們銀河係的中心有一個巨大的黑洞，名為人馬座A*。幾乎所有的星係中心都有這樣的超大質量黑洞，而我們這個特殊的黑洞在2022年5月迎來了它家喻戶曉的成名時刻，當時作為國際合作的一部分，事件地平線望遠鏡項目成功地拍攝到了它的圖像。這張圖片實際上並沒有顯示出黑洞本身，因為它吸收了光線，所以看不見。相反，圖片顯示了黑洞周圍的氣體，這些氣體在黑洞的事件視界周圍撞擊在一起，變得很熱，因此散發出的能量可以被望遠鏡看到。
然而，構成這個黑洞周圍的氣體的光芒並不穩定。事實上，它是閃爍的，科學家們正在研究這種閃爍，以了解更多關於黑洞的結構。正如發表在《天體物理學雜誌通訊》上的一篇論文所詳述的那樣，研究人員利用這種閃爍來建立迄今為止最精確的人馬座A*模型。他們能夠了解氣體是如何在黑洞周圍移動並進入黑洞的，發現大部分被攝取的物質不是在黑洞周圍旋轉的附近氣體中被吃掉，而是從相當遠的地方來的。首席研究員Lena Murchikova說："黑洞是其自身秘密的守門人。為了更好地了解這些神秘的物體，我們依賴於直接觀察和高分辨率的建模"。
與閃爍有關的工作
最近的論文結合了三位從事人馬座A*不同方麵研究的專家的專長。通過結合對附近恒星如何受到黑洞引力影響的大規模觀測，以及對靠近黑洞的氣體所發生的更詳細的模型 ，他們可以看到，對黑洞的傳統理解並不正確。"Murchikova說："長期以來，我們認為我們可以在很大程度上不考慮黑洞周圍的氣體來自哪裏。典型的模型想象了一個人工的氣體環，大致呈甜甜圈狀，在離黑洞的某個大距離。我們發現，這種模型產生的閃爍模式與觀測結果不一致。"
為了解釋他們確實看到的閃爍，專家們不得不允許落入黑洞的氣體來自附近的恒星，而不僅僅是來自靠近黑洞的氣體軌道。銀河係中心附近的恒星放出這種氣體，然後被吸引到黑洞，最終經過事件視界。"當我們研究閃爍時，我們可以看到黑洞發出的光量一秒一秒的變化，以至於在一個晚上的時間裏可以完成成千上萬次的測量，"共同作者Chris White說。"然而，這並不能像大尺度圖像那樣告訴我們氣體在空間中是如何排列的。通過結合這兩種類型的觀測，有可能減輕每一種的局限性，從而獲得最真實的畫麵。"
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