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李政道研究所举办第13期李政道前沿讲坛,探索最新银心黑洞照片的奥秘

2022年5月18日晚,主题为“First Sgr A* Event Horizon Telescope Results: The Shadow of the Supermassive Black Hole in the Center of the Milky Way”的第13期李政道前沿讲坛与专题学术报告会在线上举行。主讲人为参与EHT合作组的李政道学者水野陽介(Yosuke Mizuno),主持人为物理与天文学院教授、李政道研究所天文与天体物理研究部副主任张鹏杰。另外,本次活动还特别邀请了上海天文台台长沈志强、李政道研究所讲席教授何小刚与李政道研究所博士后崔玉竹共同开展研讨,共吸引线上观众近1800人次。

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银河系中心黑洞的首张照片!(EHT合作组织提供)

北京时间5月12日晚21点,事件视界望远镜(Event Horizon Telescope,EHT)合作组在全球7地同时发布了我们银河系中心超大质量黑洞的最新结果。这是EHT合作组织继2019年发布人类第一张黑洞照片,即捕获了位于河外星系M87中央黑洞(M87*)之后的又一重大突破。

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水野陽介作为EHT理论和模拟工作组组长,主导了黑洞数值模拟库的开发。在本次前沿讲坛中,他首先介绍了EHT合作组,该国际合作组已有来自五大洲的成员超过300人,致力于用亚毫米波VLBI(甚长基线干涉技术)进行黑洞的首次“成像”。

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随后在黑洞基础知识介绍中,他带领大家系统的回顾了历年来研究黑洞的历史,黑洞的基本性质,对比了旋转黑洞和不旋转黑洞的区别等。譬如:黑洞是宇宙中密度最大的物体,其极大的引力使得光也无法从中逃逸。黑洞最早的理论起源是广义相对论方程的一个解,而“黑洞无毛定理”表明,黑洞的最终性质仅由其质量、角动量、电荷决定。基于详细的黑洞背景知识,水野陽介进而介绍了EHT银心黑洞的结果,如何得到这个结果的过程,以及从此次结果我们有什么新的发现等。

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接下来,他展望了EHT的未来计划,并总结道:此次EHT发布的图像展示了银河系中心的超大质量黑洞Sgr A*明亮的“甜甜圈”结构; Sgr A*图像的集合可以根据它们相似的特载分层四个子集,其中三个子集的图像都呈环状结构,只是环状周围的亮度分布不同。Sgr A*其直径约为52微角秒(μas),与预计的质量约为4 × 106太阳质量的克尔黑洞的出现一致。此次结果为银河系中心存在超大质量黑洞提供了直接视觉证据。与M87的结果比较,虽然质量跨越三个数量级,但是两者的观测结果都符合广义相对论预测。

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之后,沈志强、张鹏杰、何小刚、崔玉竹和水野陽介共同开展研讨与展望。大家共同表示,希望未来各单位进一步加强合作与交流,欢迎更多年轻人加入和参与到相关的科研中作中,期待EHT未来产出诸如“黑洞电影”等更多的突破性成果。在接下去的专题讲座中,水野陽介在本次前沿讲坛的基础上更深入地阐述了本次成果,从理论解释和模型比较的角度入手,以解释Sgr A*附近的吸积流特性。

李政道研究所
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