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科学家拍摄类星体中超大质量黑洞

2012-07-22

3C 279类星体包含了一个质量达到十亿倍太阳质量的黑洞

   据国外媒体报道,天文学家们使用位于智利阿塔卡马沙漠的探险者试验(APEX)望远镜、位于美国夏威夷莫纳克亚山的亚毫米波射电望远镜阵列(Sub-Millimeter Array)以及位于亚利桑那州的赫兹亚毫米波望远镜组成一个大型观测网首次对遥远星系中央的类星体进行观测,并捕捉到其核心图像。这颗遥远的类星体编号为3C 279,是来自星系中央非常“明亮”的天体,其能量由背后隐藏的超大质量黑洞所提供。

  3C 279类星体包含了一个质量达到十亿倍太阳质量的黑洞,它距离地球非常遥远,超过了50亿光年。国家天文学家研究小组搜索的类星体跨度小于一光年,而现在拍摄到3C 279类星体核心区前所未有的高分辨率图像是一个了不起的成就,是人类视觉效果更加精细200万倍。阿塔卡马沙漠的探险者试验(APEX)望远镜与另外两个位于不同大陆上的射电望远镜组网,旨在形成强大的“事件视界望远镜”,通过多点的干涉测量对银河系或者其他星系中央黑洞进行观测成像。

  位于阿塔卡马沙漠的探险者试验(APEX)望远镜是欧洲南方天文台与德国马克斯普朗克研究所、瑞典翁萨拉天文台共同协作,由欧洲南方天文台进行控制。多点射电望远镜阵列通过甚长基干涉测量技术连接起来,形成一个“更大”的射电望远镜。通过甚长基干涉测量技术,科学家们可以打造出更强大的射电望远镜,从智利到夏威夷的距离为9447千米,智利到亚利桑那州的距离为7174千米,亚利桑那州到夏威夷的距离为4627千米。

  从基线长度上看,将位于阿塔卡马沙漠的探险者试验(APEX)望远镜纳入射电网是至关重要的,为“事件视界望远镜”提供了最长的测量基线。通过波长为1.3毫米的射电波观测,科学家们第一次将如此短的波长进行长基线测量,观测效果达到了一个较高的清晰度或者称为角分辨率,大约只有28微角秒,即一度的80亿分之一。可形成超过人类视觉效果数百万倍的清晰射电图像,本次对类星体的观测任务是拍摄超大质量黑洞以及临近空间的一个新的里程碑。

  科学家们计划在未来连接更多的射电望远镜,以这种独特的方式打造强大的“事件视界望远镜”。科学家在射电图像中发现了一个阴影区,在明亮的背景下显得格外突出,这是在黑洞强大引力作用下光线发生弯曲所致,这也是首次观测到黑洞事件视界存在的直接证据。黑洞的事件视界被黑洞的可见边界,在事件视界以内即便是光也不会逃逸出来。对3C 279类星体核心区的观测是探险者试验(APEX)望远镜首次参与该计划,也是科学家三年努力成果的巅峰之作,位于智利安第斯山脉5000米海拔高度上,其大气压力只有海平面的一半。

  为了使得探险者试验(APEX)望远镜更好地配合“事件视界望远镜”组网进行甚长基线测量,来自德国和瑞典的科学家安装了新的数字数据采集系统,以及非常精确的原子钟,数据记录器可进行每秒4千兆比特的传输,并在高原极具挑战性的环境下持续工作数个小时。最终,每处射电望远镜阵列产生的4百万兆字节的观测数据送往位于德国波恩的马克斯?普朗克研究所处理。

  探险者试验(APEX)望远镜的成功加入射电观测网也有另一个重要原因,可以与阿塔卡马大毫米波/次毫米波阵列 (ALMA) 望远镜共享观测数据以及其他许多方面的技术。目前位于智利北部查南托高原的阿塔卡玛大型毫米波天线阵(ALMA)目前已经接近最后完工,届时将有54座12米直径的大型碟形天线阵列与12座小型7米直径射电望远镜组成强大的射电望远镜阵列。

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来自:xg123911  > 科学/地球
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