12米射電望遠鏡APEX看見了黑洞的心臟？

智利12米射電望遠鏡APEX配備了特殊設備，包括寬頻記錄儀和穩定的氫脈澤鍾，用於與其他望遠鏡進行聯合干涉測量觀測，波長短至1.3毫米，目標是獲得黑洞陰影的最終影像。在所謂的事件視界望遠鏡(EHT)中增加了APEX，直到最近才由僅在北半球的天線組成，揭示了銀河系中心的Sgr A *結構中新的和前所未有的細節。由APEX望遠鏡提供增加的角解析度，現在揭示了非對稱和非點狀源結構的細節，其小到3600萬公里。該研究結果發表在《天體物理學期刊》上。天文學家正在尋找愛因斯坦廣義相對論理論的最終證明，即獲得黑洞陰影的直接影像。

2013年在銀河中心進行的1.3 mm VLBI觀測的原理圖(Sgr A*)。insets顯示了與測量一致的源發射的可能形狀。為了更好地顯示角度尺寸，在模型上疊加一個直徑為50微弧秒的白色圓。位於智利南半球的先端望遠鏡的位置現在提供了更長時間的干涉基線，使角解析度加倍，與早期觀測相比。這個設定使得在Sgr a *中只有3個史瓦西半徑的太空解析度。圖片：Max Planck Society

通過使用被稱為超長基線干涉測量法（VLBI）的技術將遍布全球的射電望遠鏡組合起來。參與的望遠鏡位於高海拔地區，以盡量減少大氣層和天空晴朗的偏遠地區的干擾，從而觀察銀河系中心緊湊的射電源A *（Sgr A *）。研究小組於2013年在四個地點使用VLBI望遠鏡觀測了Sgr A *。望遠鏡包括智利的APEX 望遠鏡，加利福尼亞的CARMA陣列，夏威夷的JCMT和階段性SMA以及亞利桑那州的SMT望遠鏡。在所有台站檢測到Sgr A *，最長基線長度達到近10000公里，表明超緊湊和不對稱（非點狀）源結構。馬克斯普朗克射電天文學研究所（MPIfR）的Ru-Sen Lu說：與以前的觀測相比，APEX望遠鏡的參與幾乎使最長基線的長度翻倍，並導致僅3 Schwarzschild半徑的壯觀解析度。

揭示了中央無線電源中的細節，這些細節比吸積盤的預期大小要小。APEX在南半球的位置顯著提高了像射手座A *（-29度赤緯）那樣的天空南端的影像品質。APEX為將大型極其敏感的ALMA望遠鏡納入EHT觀測鋪平了路線，現在每年進行一次EHT觀測。來自APEX VLBI團隊的MPIfR的Alan Roy說：我們已經在超過5000米的海拔高度上努力安裝設備，使APEX望遠鏡準備好在1.3毫米波長處進行VLBI觀測，對這次實驗中APEX的良好表現感到自豪。該團隊採用模型擬合程式來研究Sgr A *的事件視界尺度結構，開始弄清楚事件視界結構可能是什麼樣子，而不是僅僅從抽像的可見性中得出一般結論，看到環狀結構的擬合與數據非常吻合，這是非常令人鼓舞的。

但我們不能排除其他模型，例如亮點的組合。使用更多望遠鏡添加到EHT的未來觀測將清除成像中的殘餘模糊。星系中心的黑洞嵌入密集的星際介質中，這可能會影響電磁波沿視線傳播。EHT項目科學家亞利桑那大學的Dimitrios Psaltis說：理論上可能導致影像失真的星際閃爍在1.3毫米波長處並不是強烈的主導效應。哈佛 - 史密松天體物理中心的Sheperd Doeleman和EHT項目主任說：結果對於Event Horizon望遠鏡不斷發展來說是重要的一步。對2017年以來包括ALMA在內的新觀測資料的分析將使我們更加接近成像銀河系中心的黑洞。

博科園-科學科普｜參考期刊：天體物理期刊｜來自：馬克斯普朗克協會