測量黑洞就是測量圍繞它旋轉的恒星

未知 2019-05-01 13:56
測量黑洞就是測量圍繞它旋轉的恒星


這是天文學家從4月10日由國際望遠鏡團隊發布的第一張黑洞照片中驗證的判斷。該圖像證實了M87星系中心超大質量黑洞的質量接近于天文學家對附近恒星軌道的預期,這解決了關于測量黑洞質量的最佳方法的長期爭論。

位于距離地球約5500萬光年的M87黑洞是第一個采用了三種精確方法來計算其質量的黑洞:

測量恒星的運動

測量周圍氣體的漩渦

利用事件視界望遠鏡獲得的黑洞影像,直接測量黑洞的陰影的直徑

 

 

上圖:錢德拉大型X射線望遠鏡早前拍攝的M87星系中的氣體和恒星,是早前對黑洞的質量估算的依據

1978年,對M87質量的首次測量采用了跟蹤恒星在大引力中心周圍的運動方式的辦法,估算出這些恒星必須繞質量約為太陽50億倍的天體的運行。

2011年科學家們又使用類似的技術進行了更精確的估算,修訂了M87的質量應該是太陽質量的66億倍。

1994年天文學家通過追蹤氣體靠近黑洞的方式測算出M87黑洞為24億太陽質量,2013年修訂為35億太陽質量。

今年,事件地平線望遠鏡拍攝了M87黑洞的第一張圖像。該圖像顯示,黑洞的質量約為太陽質量的65億倍,接近天文學家根據星系恒星所預期的質量。

 

 

上圖:這個家伙不用解說了。M87的玉照印證了之前采用恒星軌道對黑洞質量進行測算的技術。

多年來,科學界并不清楚哪種技術更接近事實。現在,事件視界項目輸出的黑洞照片更清晰地顯示了黑洞周圍噴出的橙色氣體和塵埃環,解決了前面估算結果的沖突。根據愛因斯坦的廣義相對論,圖像中心的暗區直徑,即黑洞的陰影,與其質量直接相關。

黑洞越大陰影越大。M87黑洞的陰影產生了380億公里的直徑,讓天文學家計算出65億太陽的質量,這非常接近前面通過恒星運動所測算出來的質量。M87的照片否定了它是蟲洞的可能——愛因斯坦又雙叒叕對了!

陰影的大小也否定了M87是蟲洞的猜想(蟲洞是理論假設的時空中遙遠兩點間間的橋梁,一端是黑洞,另一端則是白洞)。如果M87黑洞是一個蟲洞,理論預測它應該比現在看起來的更小。目前的觀察結論對廣義相對論是

 

 

上圖:蟲洞概念圖,一端是白洞,一端是黑洞。可惜M87被拍之后被立即否定是蟲洞。

一個非常令人驚嘆的確認。觀察結果讓科學家們立即排除了蟲洞的可能性。

目前大多數黑洞質量的估算都采用測量黑洞周圍恒星運行軌道的方式,其原因是這種方法更容易從更遠的地方金星觀察和跟蹤。

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