새로운 블랙홀 이미지는 빛나고 푹신한 고리와 높은 곳을 보여줍니다.

May 13, 2024

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2017년에 천문학자들은 행성 크기의 단일 망원경처럼 작동하도록 전 세계의 전파 접시를 조정하여 블랙홀의 첫 이미지를 포착했습니다. EHT(Event Horizon Telescope)로 통칭되는 동기화된 네트워크는 메시에 87 은하 중심에 있는 블랙홀인 M87*에 초점을 맞췄습니다. 망원경의 레이저 초점 해상도는 블랙홀 그림자의 첫 번째 시각을 나타내는 어두운 중심 주위에 매우 얇고 빛나는 고리를 드러냈습니다.

천문학자들은 이제 M87*의 새로운 층을 포착하기 위해 그들의 관점을 다시 집중했습니다. MIT 헤이스택 관측소(Haystack Observatory)의 과학자들을 포함한 팀은 블랙홀을 더욱 확대하여 포착하기 위해 또 다른 글로벌 관측소 웹인 GMVA(Global Millimeter VLBI Array)를 활용했습니다.

EHT의 초기 관찰 1년 후 촬영된 새로운 이미지는 처음 보고된 고리보다 50% 더 큰 더 두껍고 푹신한 고리를 보여줍니다. 이 더 큰 고리는 블랙홀을 둘러싸고 있는 매우 뜨겁고 빛나는 플라즈마를 더 많이 포착하도록 조정된 망원경 배열의 해상도를 반영합니다.

처음으로 과학자들은 블랙홀 고리의 일부가 주변 강착 원반의 플라즈마로 구성되어 있다는 것을 볼 수 있었습니다. 이는 플라즈마가 은하계로 흘러들어가면서 팀이 추정하는 백열 전자의 소용돌이치는 팬케이크입니다. 빛의 속도에 가까운 블랙홀.

이미지에는 또한 과학자들이 블랙홀에서 분출되는 상대론적 제트의 일부라고 믿는 중앙 고리에서 나오는 플라즈마가 나와 있습니다. 과학자들은 블랙홀을 향한 이러한 방출을 추적하여 처음으로 제트기의 바닥이 중앙 고리에 연결되어 있는 것처럼 보이는 것을 관찰했습니다.

"이것은 중앙 블랙홀에서 탈출하는 강력한 제트와 관련하여 고리가 어디에 있는지 확인할 수 있는 최초의 이미지입니다."라고 MIT 헤이스택 천문대 연구 과학자이자 사용된 이미징 소프트웨어를 개발한 아키야마 카즈노리는 말합니다. 블랙홀을 시각화하기 위해. "이제 우리는 물질이 블랙홀에 어떻게 포착되는지, 때로는 어떻게 탈출하는지와 같은 질문에 답할 수 있습니다."

Akiyama는 오늘 Nature지에 게재된 논문에서 분석과 함께 새로운 이미지를 제시하는 국제 천문학자 팀의 일원입니다.

확장된 눈

M87*의 이미지를 포착하기 위해 천문학자들은 초장기선 간섭계(VLBI)라고 알려진 전파 천문학 기술을 사용했습니다. 블랙홀의 플라즈마 방출과 같이 무선 신호가 지구를 통과하면 전 세계의 무선 접시가 신호를 수신할 수 있습니다. 그런 다음 과학자들은 각 접시가 신호를 등록하는 시간과 접시 사이의 거리를 결정하고 매우 큰 행성 규모 망원경에서 볼 수 있는 신호와 유사한 방식으로 이 정보를 결합할 수 있습니다.

각 전파 망원경이 특정 주파수에 맞춰지면 어레이 전체가 무선 신호의 특정 특징에 초점을 맞출 수 있습니다. EHT의 네트워크는 1.3mm로 조정되었습니다. 이는 매사추세츠주 캘리포니아에서 쌀알을 보는 것과 동일한 해상도입니다. 이 해상도에서 천문학자들은 M87*을 둘러싼 대부분의 플라즈마를 볼 수 있고 가장 얇은 고리의 이미지를 포착하여 블랙홀의 그림자를 강조할 수 있습니다.

이와 대조적으로 GMVA 네트워크는 3mm의 약간 더 긴 파장에서 작동하므로 각도 분해능이 약간 낮습니다. 이 초점을 통해 어레이는 쌀알이 아닌 호박씨를 해결할 수 있습니다. 네트워크 자체는 미국과 유럽 전역에 흩어져 있는 약 12개의 전파 망원경으로 구성되며 대부분 지구의 동서 축을 따라 위치합니다. M87*에서 멀리 떨어진 무선 신호를 포착할 수 있는 진정한 행성 크기의 망원경을 만들기 위해 천문학자들은 배열의 "눈"을 북쪽과 남쪽으로 확장해야 했습니다.