由美国宇航局戈达德太空飞行中心的莉亚·拉姆齐拍摄
加热的气体在银河系超大质量黑洞周围盘旋，被美国宇航局哈勃太空望远镜捕捉到的近红外光照亮
这张照片于2009年为庆祝国际天文年而发布，是迄今为止拍摄的银河系中心区域最清晰的红外图像
美国宇航局即将于2021年12月发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜将继续这项研究，将哈勃强度分辨率与更多的红外探测能力结合起来
天文学家特别感兴趣的是韦伯对该地区耀斑的观察，这是在任何其他超大质量黑洞周围都没有观察到的，其原因不明
这些耀斑使事件视界望远镜(EHT)合作机构捕捉黑洞周围区域图像的任务变得复杂，韦伯的红外数据预计将极大地有助于产生清晰的图像
信用:美国宇航局，欧空局，科学技术委员会，问
王丹尼尔(UMass) 在地球上孤立的山顶上，科学家们等待着今晚到来的消息:地面和太空中数十架望远镜之间的复杂协调已经完成，天气晴朗，技术问题已经解决——隐喻的恒星已经对齐
是时候看看我们银河系中心的超大质量黑洞了
天文学家称之为“调度数独”，它发生在事件视界望远镜(EHT)合作的观测活动的每一天，他们很快就会有一个新的玩家加入进来；美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜将加入这项工作
在韦伯的第一轮观测中，天文学家将利用它的红外成像能力来解决银河系黑洞射手座A* (Sgr A*)带来的一些独特而持久的挑战；星号发音为“星”)
2017年，EHT利用地球上八个射电望远镜设施的综合成像能力，捕捉到了M87星系超大质量黑洞附近区域的历史第一景
Sgr A*比M87的黑洞更近但更暗，其周围物质中独特的闪烁耀斑每小时都会改变光的模式，这给天文学家带来了挑战
“我们银河系的超大质量黑洞是唯一一个已知有这种燃烧现象的黑洞，虽然这使得捕捉该地区的图像变得非常困难，但这也让射手座A*在科学上更加有趣，”西北大学教授、韦伯计划观测Sgr A*的首席研究员、天文学家法尔哈德·优素福-扎德说
耀斑是由于黑洞周围的粒子暂时但强烈地加速到更高的能量，并伴随着相应的光发射
用韦伯观测Sgr A*的一个巨大优势是能够从月球之外的望远镜位置同时连续捕获两种红外波长(F210M和F480M)的数据
韦伯将有一个不间断的视角，观察燃烧和平静的循环，EHT团队可以用他们自己的数据作为参考，产生一个更清晰的图像
一个巨大的热气体漩涡发出红外光，标志着我们银河系中心超大质量黑洞的大致位置
这张多波长合成图像包括由美国宇航局哈勃太空望远镜拍摄的近红外光，是2009年发布的银河系中心区域有史以来最清晰的红外图像
紧挨着黑洞周围的区域，名为人马座A*，动态闪烁的耀斑使得事件视界望远镜(EHT)合作创建更接近、更详细图像的努力变得复杂
虽然黑洞本身不发光，因此无法被望远镜探测到，但EHT团队正努力通过获取其周围炽热气体和尘埃的清晰图像来捕捉它
美国宇航局即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜计划于2021年12月发射，将结合哈勃的分辨率和更多的红外光探测
在科学运行的第一年，韦伯将与EHT一起观察人马座A*，将其红外数据与EHT的无线电数据进行比较，从而更容易确定何时出现明亮的耀斑，产生该地区更清晰的整体图像
在此处显示的合成图像中，颜色代表不同波长的光
哈勃的近红外观测显示为黄色，揭示了数十万颗恒星、恒星托儿所和加热气体
美国宇航局斯皮策太空望远镜更深的红外观测显示为红色，揭示了更多的恒星和气体云
美国宇航局钱德拉X射线天文台探测到的光显示为蓝色和紫色，表明气体被恒星爆炸和超大质量黑洞的外流加热到数百万度
信用:美国国家航空航天局、欧洲航天局、瑞典航天中心、CXC、科学技术和创新部 引起Sgr A*耀斑的来源或机制引起了高度的争论
关于Sgr A*耀斑如何开始、达到峰值和消散的答案，可能会对黑洞、粒子和等离子体物理，甚至太阳耀斑的未来研究产生深远的影响
“黑洞很酷，”韦伯太空望远镜研究小组的天文学家、现任EHT科学委员会副主席塞拉·马科夫说
“世界各地的科学家和太空机构之所以在研究黑洞方面投入如此多的精力，是因为它们是已知宇宙中最极端的环境，在那里我们可以对我们的基本理论，比如广义相对论，进行实际测试
" 作为广义相对论的一部分，阿尔伯特·爱因斯坦预言了黑洞，从某种意义上说，黑洞与它的名字所暗示的完全相反——黑洞不是太空中的一个空洞，而是已知物质中密度最大、密度最大的区域
黑洞的引力场如此强大，以至于它扭曲了自身周围的空间结构，任何靠得太近的物质，以及该物质发出的任何光，都会永远束缚在那里
这就是黑洞看起来“黑”的原因
“望远镜探测到的任何光实际上都不是来自黑洞本身，而是黑洞周围的区域
科学家称这种光的最终内部边缘为事件视界，这就是EHT合作的名字
M87的EHT图像是爱因斯坦黑洞预测正确的第一个直接视觉证明
黑洞仍然是爱因斯坦理论的试验场，科学家们希望由EHT、韦伯、X射线和其他天文台精心安排的对Sgr A*的多波长观测将缩小广义相对论计算的误差范围，或者指出我们目前不了解的物理新领域
尽管新理解和/或新物理的前景可能令人兴奋，但马科夫和扎德都指出，这只是开始
“这是一个过程
一开始我们可能会有更多的问题而不是答案，”马科夫说
Sgr A*研究团队计划在未来几年申请更多时间与韦伯在一起，见证更多的耀斑事件并建立知识库，从看似随机的耀斑中确定模式
从研究Sgr A*中获得的知识将应用于其他黑洞，以了解什么是它们的本质，什么是一个黑洞的独特之处
因此，紧张的数独日程安排将持续一段时间，但天文学家认为这是值得的
“这是人类能做的最高尚的事情，寻找真理，”扎德说
“这是我们的天性
我们想知道宇宙是如何运作的，因为我们是宇宙的一部分
黑洞可以为这些大问题提供线索
"
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