中研院及台師大,昨分享台灣對黑洞研究的貢獻。圖為M87黑洞比對圖。圖/取自中研院官網
【本報綜合報導】為了研究黑洞,全球科學家組成名為「事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope, EHT)」的國際團隊,台灣也不落人後,在全球觀測M87黑洞的8個望遠鏡中,直接參與其中4個望遠鏡的運作或建造,更有多達60位科學家參與其中,參與EHT團隊的中央研究院以及台灣師範大學,昨日對外分享最新研究成果,並細數台灣對黑洞研究的貢獻。
全球8個望遠鏡 台灣參與4個
EHT是由世界各地逾400位研究學者參與,團隊建構1個相當於地球大小的虛擬望遠鏡獲得黑洞影像,並於2017年發布人類歷史上首張M87黑洞影像。
本次研究則利用M87於2017、18年資料照片,發現黑洞周圍為吸積流混沌環境,解釋了2023年觀測影像中黑洞環狀結構偏移原因;EHT團隊也確認M87黑洞,是朝著遠離地球的視線方向旋轉,並透過吸積盤中的湍流,解釋黑洞環狀結構最亮部分的偏移,為黑洞研究開啟新的篇章。
本次理論成果刊登在國際期刊《天文與天文物理》(Astronomy & Astrophysics),研究團隊回應兩個重大問題,第一,為什麼M87黑洞的影像會變化?第二,M87黑洞的影像變化如何幫助人類對黑洞有更深入的瞭解,這些研究進展開啟黑洞研究新篇章,讓研究團隊為之振奮。
中研院天文所博士後研究員紀柏特(Britton Jeter)表示,虛擬望遠鏡由世界各地數個電波天文望遠鏡組成,陣列地球大小,解析度相當於從地球上清楚看見置於月球的一個甜甜圈,希望藉由觀察黑洞的物理機制,了解過去建立的模型是否正確。
紀柏特則指出,為了理解黑洞影像,EHT團隊建立資料庫並開發大量的前沿模擬,其中一些模擬與本次觀測資料非常吻合,另一些非全然匹配。而將觀測資料與理論模型比較,均能促進模擬中物理細節的進步,依舊非常期待未來的成果。
黑洞周圍吸積環境 動態且混沌
台師大物理系助理教授卜宏毅解釋,黑洞周圍吸積環境是動態又混沌的。2017年和2018年的觀測所帶來獨立的測量,讓科學家從全新的視角,更深入地「約束」黑洞周邊的環境。當中,2018年的觀測確認了2017年首次捕捉到的明亮環狀結構,其直徑約為43微角秒,這與質量為65億倍太陽質量黑洞影像的理論預測一致。
值得注意的是,環中最亮區域相較2017年逆時針偏移了30度。
團隊最新研究發現,亮區位置的偏移是黑洞吸積盤湍流的自然結果。這與對2017年觀測資料的理論解釋中,預測最亮區域可能會以逆時針方向偏移一致。這項研究展示如何透過觀測黑洞系統的時間演化,為黑洞理論研究開闢全新的視野。