科學家稱銀河系黑洞首張圖像或存在偏差

我們星系中心的那個超大質量黑洞到底長啥樣？

儘管我們當地的宇宙深淵，名爲 Sgr A*（射手座 A*的簡稱），距離地球僅 26000 光年，但事實證明，要對其成像非常困難。這在一定程度上是因爲有物質以接近光速圍着它轉。然而，經過多年的努力，事件視界望遠鏡（EHT）項目的科學家們在 2022 年取得了成功。黑洞的輪廓從陰影中浮現，看起來像一個模糊的橙色甜甜圈。

然而現如今，對 EHT 數據的獨立分析顯示，圖像裡那像甜甜圈似的部分外觀，可能是因爲它的組合方式導致的假象。這一發現歸功於日本國家天文臺（NAOJ）的三位科學家。

研究人員覺得，這個環狀結構實際上代表的是從圍繞着黑洞旋轉的那個明亮的氣體盤（叫做‘吸積盤’）發出來的強烈無線電波，實際上有可能比看起來更細長。

“沒有任何望遠鏡能夠完美地捕捉到天文圖像，”領導了對 EHT 數據最新分析的日本國立天文臺的三好真琴在一份近期聲明中說道。“我們推測這個環圖像是由 EHT 成像分析過程中的錯誤造成的，其中有一部分是人爲因素導致的產物，而並非實際的天文結構。”

EHT 聯盟迄今尚未就該主題發表任何官方聲明。

包括日本國立天文臺在內的 13 個機構的 400 多名研究人員組成了 EHT 的國際聯盟，該聯盟在全球運營着一個不斷擴大的望遠鏡網絡，使用一種稱爲甚長基線干涉測量的技術形成一個虛擬的、地球大小的望遠鏡。兩位 EHT 科學家在2022 年的一次採訪中指出，由於 EHT 在全球六個地點僅運行了八臺望遠鏡，預計會出現數據缺口。

加州理工學院的助理教授凱蒂·布曼，把收集到的有限信息比作“聽一架鋼琴彈奏的歌曲，當中有許多琴鍵缺失。”

2019 年，EHT 項目創造了歷史，公佈了首張黑洞圖像，這標誌着一項技術突破，使位於 M87 星系中心那難以捉摸的宇宙巨獸的輪廓得以顯現。

該項目同時在仔細研究 Sgr A*，事實證明它很難成像，因爲它比 M87 這個龐然大物輕 1600 倍，這意味着在 M87*周圍需要數週時間才能繞行一圈的物質，在 Sgr A*周圍幾分鐘內就能繞行一圈。

“Sgr A*就像一個蹣跚學步的孩子，當我們在一夜之間爲它拍照時，它無法站穩，”布曼在2022 年的新聞稿中說道，該新聞稿旨在概述科學家爲給這兩個黑洞成像所做的努力。

她補充道，在地球和銀河系中心之間盤旋的濃厚塵埃和氣體雲，使來自 Sgr A*的無線電信號發生扭曲和模糊，這讓任務變得更加艱鉅。因此，EHT 合作運用了特殊的計算機算法，能夠填補由相距甚遠的望遠鏡所造成的數據空白。從那開始，該團隊在湍動氣體造成混亂之前，重建了圖像。

布曼說：“每種算法都有其自身確定哪幅圖像最有可能的方法。”

基於數千張捕捉到黑洞外觀在多個觀測夜晚變化情況的圖像，絕大多數計算機模擬都描繪出了一個像水星軌道那般大的明亮光環，這與阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論的預測相符。

在這項新研究中，宮下及其同事特別指出，這種環狀結構是由崎嶇不平的點擴散函數（PSF）所導致的假象，PSF 指的是成像系統測量數據間隙所造成模糊量的方式。

研究人員將他們所稱的“廣泛使用的傳統”分析方法應用於 EHT 數據，這些方法與 EHT 自身的原始分析方法不同。結果表明，吸積盤在東西方向上稍有拉長，該團隊在其發表於《皇家天文學會月報》的論文中寫道。

這張新圖像還顯示出，該圓盤的東半部比西半部更亮，研究人員將其解釋爲多普勒增強，這意味着東側正在向我們移動。

“我們認爲這種情況意味着圍繞黑洞的吸積盤正以約 60%的光速旋轉，”宮下說。

目前對於圓盤真實形狀的任何一種觀點都有可能是正確的。天文學家表示，望遠鏡即將進行的技術升級將使他們能夠收集更詳細的圖像，並更好地限制人馬座 A*和其他黑洞周圍的區域。