銀河系中心黑洞質(zhì)量有了最精確測量
科技日報北京12月15日電 （實習(xí)記者張佳欣）位于智利的歐洲南方天文臺（ESO）的甚大望遠(yuǎn)鏡干涉儀（VLTI）日前獲得了迄今為止銀河系中心超大質(zhì)量黑洞周圍區(qū)域最深、最清晰的圖像。新圖像的放大倍數(shù)是之前的20倍，還幫助天文學(xué)家在黑洞附近找到一顆前所未見的恒星——S300。通過跟蹤這顆恒星的軌道，該團(tuán)隊對黑洞的質(zhì)量進(jìn)行了有史以來最精確的測量。
人馬座A*是位于銀河系中心一個非常光亮及致密的射電波源，它很有可能是離我們最近的超大質(zhì)量黑洞的所在，因此也被認(rèn)為是研究黑洞的最佳目標(biāo)。
德國馬克斯·普朗克地外物理研究所（MPE）的萊因哈德·根澤爾主任帶領(lǐng)的團(tuán)隊對圍繞人馬座A*運(yùn)行的恒星進(jìn)行了長達(dá)30年的研究。他們想要更多地了解人馬座A*，它到底有多大？會旋轉(zhuǎn)嗎？它周圍的恒星是否完全符合愛因斯坦廣義相對論？此次，他們的最新研究成果14日發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》的兩篇論文中。
新的觀測結(jié)果與該團(tuán)隊之前的數(shù)據(jù)相結(jié)合，證實了恒星的運(yùn)行路徑，這與廣義相對論所預(yù)測的繞著一個質(zhì)量為太陽430萬倍的黑洞運(yùn)行的物體的路徑完全一致。這是迄今為止對銀河系中心黑洞質(zhì)量最精確的估計。研究人員還設(shè)法微調(diào)了到人馬座A*的距離，發(fā)現(xiàn)它距離我們2.7萬光年。
測量的結(jié)果和圖像的獲得要歸功于新型萬有引力“GRAVITY”設(shè)備，這是VLTI的一種獨特的終端儀器。GRAVITY使用一種稱為干涉測量的技術(shù)，將ESO的4個甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）的光線結(jié)合在一起。這項技術(shù)很復(fù)雜，“但最終你得到的圖像比單獨的VLT望遠(yuǎn)鏡的圖像清晰20倍，從而揭示了銀河系中心的秘密，”來自MPE的首席引力研究員弗蘭克·艾森豪爾說。
根澤爾解釋說：“在人馬座A*附近軌道上跟蹤恒星使我們能夠精確探測離地球最近的大質(zhì)量黑洞周圍的引力場，以測試廣義相對論，并確定黑洞的性質(zhì)。”
GRAVITY將在未來十年升級為GRAVITY+，它也將安裝在ESO的VLTI上，并將進(jìn)一步提高靈敏度，以揭示更接近黑洞的較暗恒星。該團(tuán)隊的目標(biāo)是最終找到距離黑洞非常近的、其軌道能夠感受到黑洞自轉(zhuǎn)引起的引力效應(yīng)的恒星。ESO即將在智利阿塔卡馬沙漠建造的極大型望遠(yuǎn)鏡（ELT）將進(jìn)一步讓天文學(xué)家以超高精度測量這些恒星的速度。艾森豪爾說：“把GRAVITY+和ELT結(jié)合起來，我們將能夠知道黑洞的旋轉(zhuǎn)速度?！?div style="height:15px;">
總編輯圈點
GRAVITY將歐洲南方天文臺四臺甚大望遠(yuǎn)鏡接收到的光線匯聚在一起進(jìn)行干涉測量，從而讓四臺獨立的望遠(yuǎn)鏡發(fā)揮出非同凡響的效果。為了建造GRAVITY，歐洲南方臺耗資近億歐元，歷時10年。過去幾年間，科研人員利用GRAVITY做出了一些重大發(fā)現(xiàn)，比如我國科研人員領(lǐng)導(dǎo)的恒星微引力透鏡成像的首次分辨觀測。這次GRAVITY幫助獲得了迄今為止銀河系中心超大質(zhì)量黑洞周圍區(qū)域最深、最清晰的圖像。當(dāng)人類擁有越來越強(qiáng)大的觀測工具，也就能揭示越來越深邃的宇宙中的秘密了。
（《科技日報》2021年12月16日，第 4 版。）
