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黑洞最新影像曝光! 解析磁場指紋

黑洞最新偏振光影像曝光!國立中山大學物理系助理教授郭政育所參與的「事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)」國際合作計畫,日前首度公布M87星系中心最新的偏振光影像,有助於解析黑洞周圍磁場結構,為重要里程碑。研究成果已於《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)發表。

M87星系其核心所噴出的黑洞噴流為該星系最神秘且活躍的特徵之一,目前已知此噴流與黑洞周圍的強力磁場有關,物質如何掉入黑洞、黑洞噴流的產生是當前天文物理學界最感興趣的課題之一,普遍認為黑洞周圍的磁場在以上過程中都佔有重要角色。繼2019年拍攝到人類史上首張黑洞影像,EHT此次拍攝到M87星系中心的偏振光影像,「偏振」像是磁場留下的指紋,可透過觀測偏振光,推論黑洞周圍磁場分布方式,以及解析磁場結構,天文學家有機會藉此繪製黑洞周圍磁力線分布,為天文物理學界提供重要資訊。

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表示,黑洞影像的本身可證明黑洞確實存在,但無法提供太多黑洞的物理機制,例如黑洞如何吞噬氣體、造成噴流等。他說明,人們百年前就知道有巨大噴流的存在,也有許多相關理論模型。此次透過M87偏振光的觀測數值與訊息,包括黑洞附近的磁場分布、強度等,可檢視理論模型的符合性;此外,也有更多的星系與黑洞持續造成噴流,相信EHT的研究也能進一步運用,會對黑洞有更完整的分析及了解。

郭政育提到,由於偏振訊號非常微弱,資料處理過程十分困難,但台灣的EHT成員對資料校正和分析貢獻許多心力,才得到這張珍貴的偏振影像。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。另一位EHT偏振工作小組召集人、西班牙瓦倫西亞大學研究員Ivan Marti-Vidal解釋,過去要呈現出一張偏振化圖像需耗費許多年,取得和分析這些資料的技術都相當複雜;而藉由偏振光帶來的資訊,能使大家更了解首張黑洞影像背後的物理意義。

EHT偏振工作小組召集人、荷蘭Radbopund大學助理教授Monika Mościbrodzka表示,此影像有助於了解黑洞磁場特有的行為,以及M87星系的黑洞噴流如何從核心向外噴射至星系之外。「本次EHT的觀測讓我們願望成真了!」EHT科學理事、中央研究院天文及天文物理所副研究員淺田圭一表示,中研院天文所團隊為了了解黑洞噴流的形成,致力於觀測黑洞周圍的磁場已經長達10年以上。中研院天文所於2017年加入「事件視界望遠鏡(EHT)」計畫,連結全球8座望遠鏡共同觀測,創建如地球大小口徑的超巨大望遠鏡,其解析力之高,研究團隊才得以直接觀測到黑洞陰影與其周圍亮環,並於最新發表的偏振光圖像中,清楚地看到亮環如何被磁化。
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