近日，一篇發(fā)表在“天體物理學(xué)雜志（The Astrophysical Journal）”上的論文稱，天文學(xué)家們已借 ALMA 望遠(yuǎn)鏡陣列成功觀測到了銀河中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座 A 星（Sagittarius A）發(fā)出的電磁輻射。

此前嘗試觀測人馬座 A 星時(shí)，一團(tuán)塵埃擋住了天文學(xué)家們視線，導(dǎo)致科學(xué)家們無法獲取清晰的人馬座 A 星圖像，進(jìn)而無法對(duì)該天體進(jìn)行深入研究。但天文學(xué)家們現(xiàn)已借剛納入全球觀測陣列不久的 ALMA 射電望遠(yuǎn)鏡陣列，利用86 GHz 頻率的超長基線干涉測量（VLBI）觀測技術(shù)以及整合全球觀測陣列產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，詳細(xì)地研究了這團(tuán)擋在人馬座 A 星前的塵埃，并以此去除了由塵埃造成的散射效應(yīng)，繪制了首張黑洞周邊區(qū)域圖像。由于塵埃分布造成的限制，人馬座 A 星的輻射區(qū)域可能較此前預(yù)想的要更為狹小，甚至還可能碰巧正對(duì)著地球。

人馬座 A 星的觀測模擬圖——左上： 86GHz 觀測頻率模擬圖，右上：帶散射效應(yīng)的觀測模擬圖，右下：帶散射效應(yīng)的地表觀測模擬圖，左下：無散射效應(yīng)的地表觀測模擬圖。（來源：S. Issaoun, M. Mo?cibrodzka, Radboud University/ M. D. Johnson, CfA）

高質(zhì)量的未散射圖像使科學(xué)家對(duì)其周圍塵埃氣團(tuán)構(gòu)建了更為準(zhǔn)確理論模型，輻射放射區(qū)域相對(duì)地球所成的角度僅有 3 億分之一度，且放射源具有對(duì)稱性。論文主要作者，Sara Issaoun 說：“這表明輻射可能是在一個(gè)氣盤中產(chǎn)生的，而不是通過射電流產(chǎn)生，若真是如此，人馬座 A 星將是眾多黑洞種類中的一個(gè)特例，但還有一種可能是人馬座 A 星的射電流正好正對(duì)著地球?！?/p>

Sara Issaoun 的導(dǎo)師，拉德堡德大學(xué)（Radboud University）的射電天文學(xué)教授 Heino Falcke 也認(rèn)為，射電源正對(duì)著地球的情況十分罕見，但目前確實(shí)不能排除這一可能。Falcke 表示，他曾認(rèn)為射電源正對(duì)地球的模型純屬理論，但最近 GRAVITY 團(tuán)隊(duì)用 ESO 觀測陣列對(duì)人馬座 A 星進(jìn)行觀測也得出了類似的結(jié)論。他說：“可能人馬座 A 星的射電源確實(shí)就正沖著地球，但若真是如此，我們就得換個(gè)角度研究它了?！?/p>

超大質(zhì)量黑洞在星系中心地帶極為常見，并且可能是已知宇宙中最具能量的現(xiàn)象?，F(xiàn)有理論認(rèn)為，被這些黑洞捕捉到的物質(zhì)會(huì)落入一個(gè)旋轉(zhuǎn)的盤狀區(qū)域，沿著兩束射流以相反的方向被撕開，在旋轉(zhuǎn)過程中逐漸加速至接近光速的速度，并向外放出大量輻射。然而，“被觀測到的人馬座 A 星輻射究竟是來自氣體還是射電流”仍是一個(gè)具有爭議的問題。

人馬座 A 星是距地球最近的超大質(zhì)量黑洞，約為太陽的 400 萬倍。它在地球上所呈的觀測角角度小于一億分之一度，與從地球上看到的月球上的網(wǎng)球大小相對(duì)應(yīng)，這對(duì)觀測用射電望遠(yuǎn)鏡的頻率提出了要求。

圖丨全球毫米級(jí) VLBI 觀測陣列（GMVA）（來源：S. Issaoun, Radboud University/ D. Pesce, CfA）

天文學(xué)家們用超長基線干涉測量觀測技術(shù)（VLBI），通過調(diào)整射電望遠(yuǎn)鏡的頻率來實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。此次做出主要貢獻(xiàn)的 ALMA 觀測陣列于 2017 年 4 月加入全球毫米波 VLBI 觀測陣列（GMVA），因人馬座 A 星位于南部星域，因此與參與觀測的其他 12 臺(tái)觀測設(shè)施相比執(zhí)行了較多的觀測任務(wù)。天文學(xué)家們計(jì)劃將在不同波長上用射電望遠(yuǎn)鏡陣列對(duì)人馬座 A 星進(jìn)行進(jìn)一步觀測，以獲取更多有關(guān)該黑洞的信息來判斷其輻射信號(hào)的產(chǎn)生方式并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究。