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下一代大型望远镜将能看到重力透镜扭曲的单一恒星影像

2024-11-02 207


银河系中心有个超大质量黑洞,称为人马座 A*(Sgr A*),约 20 年前天文学家发现银河核心有许多高速恒星而证实。这些恒星的高速轨道运动暗示银心有个大质量致密天体,质量高达太阳质量 400 万倍,全部集中在半径约 1AU 的球体内。这观察结果让 Andrea Ghez 和 Reinhard Genzel 获得 2020 年诺贝尔物理学奖。

银河系的超大质量黑洞离我们约26,000光年,却比太阳系还小,目前望远镜尚无法解析全貌,但下一代光学望远镜詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)将于2021年底发射;计划中的大型地面天文台30米望远镜(TMT)、巨型麦哲伦望远镜(GMT)等,都有机会透过重力透镜效应帮助解析人马座A*附近的景象。

常见的重力透镜如遥远的星系团,对后方更深远的星系这类天体会扭曲影像,但人马座A*的条件有机会让科学家看见单一恒星被重力透镜扭曲的影像。为了观察到这些影像,望远镜必须具高灵敏度(能看到微弱的光源)和高角分辨率(能区分两个非常接近的光源)。下一代望远镜对低于24等的恒星有更高灵敏度,使JWST等任务有机会看到被人马座A*重力透镜扭曲的后方恒星。

最近有研究团队计算人马座A*后方有多少恒星够亮,使分裂透镜图像在下一代望远镜观测能辨识出来。团队发现地面天文台如TMT、GMT等能解析100多个目标,JWST可能受限于太空望远镜平台的口径限制,无法拥有最佳角分辨率辨识出目标。

受限于银盘尘埃阻隔,光学望远镜几乎不可能直接成像人马座A*的光环,好在科学家有爱因斯坦留下的百年传家宝“广义相对论”,能透过重力透镜效应描绘出人马座A*的样貌。

  • Peering Through the Lens of the Milky Way Supermassive Black Hole

(本文由 台北天文馆 授权转载;首图来源:pixabay)

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2021-12-02 10:01:00

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