Forskere har laget det første spektralkartet av et sort hulls hendelseshorisont

Forskere har gått videre fra å fotografere et sort hull til å diagnostisere dets fysiske egenskaper, og har produsert det første romlig oppløste spektralindekskartet av det supermassive sorte hullet M87* i skalaen til dets hendelseshorisont. Studien, som ble publisert mandag i The Astrophysical Journal Letters, gir et nytt innblikk i hvordan plasma oppfører seg i et av de mest ekstreme miljøene i universet.eurekalert+2

En spektral helsesjekk for et sort hull

Teamet, ledet av forskere ved Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) ved det kinesiske vitenskapsakademiet, kombinerte bilder tatt i 2018 av Event Horizon Telescope og Global Millimeter Very Long Baseline Interferometry Array ved to radiobølgelengder: 1,3 millimeter og 3,5 millimeter. Ved å kartlegge hvordan strålingens lysstyrke endrer seg på tvers av frekvenser ved hvert punkt rundt det sorte hullet, skapte forskerne det de beskrev som en høypresis spektral helsesjekk av M87*.english.cas+2

Resultatene avslører at strålingsegenskapene endrer seg systematisk med avstanden fra det sorte hullet. Nær hendelseshorisonten er spektralindeksen positiv, noe som indikerer at synkrotron-selvabsorpsjon fortsatt dominerer emisjonen. Lenger ut blir indeksen negativ, noe som markerer en overgang til optisk tynn stråling. Den overgangen skjer på omtrent 30 mikrobuesekunder fra sentrum: en avstand som samsvarer med den ringlignende strukturen sett i 3,5-millimetersbildet.eurekalert+1

Ringstruktur knyttet til plasmafysikk

Funnene tyder på at den ikoniske ringen i bilder av sorte hull ikke bare er et geometrisk trekk, men reflekterer en reell endring i den fysiske tilstanden til det omkringliggende plasmaet. Ved å oppnå den første romlig oppløste spektralindeksfordelingen av M87-hullet, kan vi kvantitativt karakterisere hvordan strålingsegenskapene endrer seg over området rundt det sorte hullet, sier dr. Zhao Shanshan, assisterende forsker ved SHAO og førsteforfatter av studien. Dette lar oss direkte utforske hvordan plasmaegenskapene varierer på horisontskalaer og gir nye ledetråder for å forstå akkresjonsstrømmer og jetdannelse.english.cas+1

Veien videre

Dr. Lu Rusen, studiens korresponderende forfatter, sa at fremtidig flerfrekvent avbildning på horisontskala vil bidra til å skille effektene av plasmafysikk fra gravitasjonssignaturer i bilder av sorte hull, noe som muliggjør mer presise studier av akkresjon, jetdannelse og gravitasjon i sterke felt. Forskerne bemerket at fortsatte fremskritt innen millimeter-VLBI snart kan tillate tidsløste observasjoner, og flytte studier av sorte hull fra statisk avbildning mot dynamisk fysisk diagnostikk.news.cgtn+2