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1、中央研究院天文及天文物研究所新聞稿 天文學家首探測到巨大黑噴之源頭 (發布時間: 2012 10 月 12 日) 由包括中研院天文所的賀曾樸院士以及井上允特聘研究員所組成的國際研究團隊首次觀察到位於星系 M87 中心巨大黑附近所發出的高速噴之源頭，並將這項重要的觀測結果於 2012 9 月 27 日發表於 Science 期刊。這項研究工作除讓人逼近黑邊緣那受到黑重扭曲的時空當中外，也提供M87 中心的巨大黑正在以高速旋轉的證據。在未的幾內，當中研院天文所與美國史密松天文台共同建造的格望遠鏡(Greenland Telescope)加入觀測的後，人將能夠直接拍攝 M87 中心黑的事件視界，揭開
2、黑的秘面紗。 M87 是距地球約五千萬光的一個橢圓星系。在這個星系的中心有著一個比太陽質大十億倍的巨大黑。此外，M87 還擁有一條從星系中心延伸至外太空，長約五千光的高速噴。這條噴是由運動速接近光速的游氣體所組成。天文物學家認為，高速噴的形成是由於黑周圍的磁場把一部份快被吸進黑的物質以極高的速向外拋出所造成。 雖然天文學家們已觀察 M87 的高速噴十，但由於望遠鏡的解析足，星系中心所發出的高速噴的源卻遲遲無法觀察到。在此同時，天文物學家關於高速噴之源的也仍無法被實際觀測所印證。然而，最近由美國、台灣、日本、德國與加拿大的天文學家所組成的國際研究團隊在提高望遠鏡的解析上有明顯的突破。透過特長基線
3、干涉技術(Very Long Baseline Interferometry)，天文學家們以結位於美國加州、亞桑那州與夏威夷三地的電波望遠鏡的方式，模擬出一個相當於半個地球大小的望遠鏡。與這次研究的井上允博士表示：這種虛擬電波望遠鏡的解析高達能將放在月球表面上的一隻兔子的頭看得清清楚楚，也正由於這樣的高解析使得天文學家們第一次觀察到黑噴的最底部。 一般黑的半徑大小稱之為史瓦西半徑。任何物體，甚至是運動速最快的光，只要進入到史瓦西半徑的範圍之內，會被黑吸進去而無法逃脫。這個光也無法逃脫的區域稱之為黑的事件視界。根據目前的黑動噴，噴的產生區域大約是在距黑中心個史瓦西半徑的範圍之內，但確的位置會隨著
4、黑旋轉的快慢與黑周圍的氣體被吸進黑的方向而改變。本院天文所所長賀曾樸院士表示：這次的觀測發現，M87 的高速噴是在距黑超過 5.5 個史瓦西半徑的範圍內所發出的。此外，在觀測與比對之後，天文學家們推測 M87 中心的這個幾乎跟太陽系一樣大的巨大黑並是靜止動，而是正在以只比光速小幾倍的速旋轉的。 雖然天文學家們在提高電波望遠鏡的解析上有突破，並因此觀察到星系M87 黑噴的底部，但目前的解析仍足以能夠直接拍攝 M87 中心巨大黑的事件視界的影像。目前中研院天文所正準備在極圈內的格島的頂峰上建造一座直徑十二米寬的格望遠鏡，並預計在 2015 底開始運作。賀曾樸所長表示：格望遠鏡將與位於美國、歐洲與智
5、的幾個電波望遠鏡作線，並模擬出一個相當於地球一樣大的望遠鏡。這樣的一個虛擬望遠鏡將能夠提供足以直接拍攝黑事件視界的影像的解析。我們能成功地拍攝到 M87 中心黑的影像，這但會提供黑存在的最直接證據，它同時也會透出許多黑的物訊息，並將能夠對愛因斯坦的廣義相對作出一個相當嚴格的測試。無如何，黑事件視界影像的拍攝將成為科學史上的一個程碑。 相關網站： http:/www.sciencemag.org/content/early/2012/09/28/science.1224768.abstract http:/www.sciencenews.org/view/generic/id/345421/ti
6、tle/Team_glimpses_black_hole%E2%80%99s_secrets http:/ http:/web.mit.edu/newsoffice/2012/measuring-a-black-holes-event-horizon-0927.html http:/www.eventhorizontelescope.org/news.html 新聞絡人: 郭政育博士，中央研究院天文及天文物研究所博士後研究 cykuoasiaa.sinica.edu.tw (Tel) +886-2-2366-5466 浅田圭一博士，中央研究院天文及天文物研究所助研究員 asadaasiaa.s
7、inica.edu.tw (Tel) +886-2-2366-5410 圖一：位於巨橢圓星系 M87 中心有一個質達太陽 70億倍的黑會噴出超相對性噴。由於噴發模式時有同，本圖透過模擬，將三種同噴模式所各自對應的事件視界圖像也加以一一解析。三張圖像所顯示的是同的黑自旋以及同噴起始位置所對應的噴模型。請注意位於這個模擬影像的中心，有一個由黑所投的陰影-它的大小，與最近在毫米波波段的特長基線干涉儀的觀測所推測出的陰影大小，大致相等。 CREDIT LINE: Avery E. Broderick (Perimeter Institute & University of Waterloo) 圖二：藝術家筆下呈現的超大質黑的鄰近地區（黑即位於中心位置的黑點）。黑周圍有一圈濃密呈盤的熱氣體正在旋轉，盤中心發出白熱的光，盤緣則因受到黑暗背景烘托而可看得。從右上方一直朝左下方延展，一青色的物體是快掉入黑的物質在順著磁場引導下所形成的噴。以虛線標記的範圍是最內圈穩定圓型軌道(Innermost Stable Circular Orbit，縮寫為ISCO)，這是物質以軌道繞著黑轉的最近距，再靠近而超過此距的話，則物質軌道開始呈現穩定，然後掉入黑中。 CREDIT LINE: Chris Fach (Perimeter Institute & University of Waterloo)
