(圖:Keio University)

日前一組研究團隊,透過阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,簡稱 ALMA)偵測到來自銀河系中心的超大質量黑洞,人馬座 A*(Sagittarius A*)發出具準週期性的毫米波閃爍。團隊認為這將可以用來研究此種極端重力環境下的時空扭曲。

超大質量黑洞電波

黑洞本身並不會散發出任何電波訊號。真正的訊號來源是黑洞周圍的高溫氣體圓盤,其並不會進入黑洞的重力井,而是會在周圍環繞形成吸積盤(accretion disk)。

領導此研究的岩田雄平(Yuhei Iwata):「長期以來我們已經知道人馬座 A* 偶爾會發出毫米波的訊號。而這次透過 ALMA,我們得已獲得每天 70 分鐘,長達 10 天的高品質電波強度變化數據。從中我們發現了兩個趨勢:典型以 30 分鐘為一週期的準週期變化,以及週期 1 小時的緩慢變化」。

短週期毫米波訊號

在此論文中,團隊將研究的焦點聚焦在此種短週期變化的訊號上,其發現了 30 分鐘一週期的訊號可能是來自繞行半徑 0.2 天文單位(約 3,000 萬公里)的吸積盤區域。與此相比,太陽系最內層的行星——水星(Mercury),與太陽的繞行半徑約是兩倍, 0.4 天文單位(約 6,000 萬公里),因此可見此訊號源距離人馬座 A* 相當接近。應慶大學(Keio University)的 Tomoharu Oka 教授也對此表示:「此種短週期電波訊號可能是距離超大質量黑洞相當接近時才會發生的特殊現象產生的」。

團隊推測,此訊號應該是吸積盤偶然出現的熱點所發出的。根據愛因斯坦的狹義相對論,當訊號源以將近光速的速度朝向觀測者移動時,其訊號強度會大幅增強。而內層吸積盤的旋轉速度極快,得以使此熱點發出此種短週期變化的毫米波訊號。

未來發展

研究團隊也表示此種電波訊號可能會影響天文學家該如何使用事件視角望遠鏡(Event Horizon Telescope)拍下超大質量黑洞的照片。Tomoharu Oka 教授補充:「此種短週期變化的訊號給予了我們許多沉積盤氣體移動的資訊。透過此資訊,我們很有可能可以藉由 ALMA 長期觀測黑洞來捕捉到氣體被黑洞吞噬的瞬間」。團隊仍在持續延續此研究,希望能夠從中協助天文學界更進一步了解超大質量黑洞的謎團。

參考資料

  1. staff, S. X. (2020, May 22). ALMA spots twinkling heart of Milky Way. Phys
  2. Iwata, Y., Oka, T., Tsuboi, M., Miyoshi, M., & Takekawa, S. (2020). Time Variations in the Flux Density of Sgr A* at 230 GHz Detected with ALMA. The Astrophysical Journal892(2). doi: 10.3847/2041-8213/ab800d
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