皇冠A盘退水欧洲杯观看正确姿势 旋进的M87喷气喷口——露馅高大黑洞“自转”的新字据——

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以EHT-Japan的成员们为中心的外洋研究小组，使用以东亚VLBI收罗为代表的不雅测安装，对从椭圆星河M87的中心喷出的射流的通顺进行了详备的不雅测。 对在往常20多年的不雅测中得到的多量图像进行分析回来后，发现射流的喷出标的以约11年为周期进行了广义相对论预言的旋进通顺(摇头通顺)。 本后果既标明了M87的高大黑洞在自转(自旋)，也阐发了黑洞的自转与强力射流的产生有很深的关系。 研究后果于2023年9月27日刊登在英国科学杂志《当然》上。

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[图1]在自转的高大黑洞周围进行旋进通顺(立体摇头通顺)的降落圆盘和射流的遐想图。 黑洞的自转轴在图的高下标的是固定的。 当降落圆盘的旋转轴相对于黑洞的旋转轴歪斜时，由于广义相对论的效果会产生这么的旋进通顺。 信用: Cui et al. (2023 )，Intouchable Lab@Openverse，Zhejiang Lab。

东谈主们觉得，天地中许多星河的中心，潜藏着质地是太阳数百万倍到百亿倍的高大黑洞。 其中一部分相配活跃，喷出被称为喷气(※1 )的束状气体，动作“行为星河核(※2 )”而耀眼。 这些高大黑洞的性质和射流的变成机制还有许多谜团，是天文体的前沿主题之一。 距离地球5500万光年的椭圆星河M87是最具代表性的行为星河核之一，动作2019年利用行为地平线千里镜( EHT※3 )拍摄到了质地十分于太阳65亿个的高大黑洞的天体而著明。 2023年4月，通过大家毫米波VLBI不雅测网( GMVA※4 )，围绕高大黑洞的被称为“千里降圆盘(※5 )”的气体圆盘的情况也得到了阐发。 这么的不雅测决定了行为星系核的终极能量起首是高大黑洞和千里降圆盘，同期也暗意了这些与射流的变成也相考虑。 另一方面，研究东谈主员清晰:“M87的高大黑洞是否在自转(自旋)？ ”这个疑问延续动作一个紧要的存眷事项被筹办着。 爱因斯坦的广义相对论标明，自转和质地是决定黑洞基人性质和周围时空结构的最弥留要素。 另外，频年来的表面研究提议，驱动强力射流需要黑洞的自转能量。 关联词，与根据黑洞的大小和周围星星的通顺等比拟容易测量的质地相背，从不雅测中永别有无自转并拦阻易。 研究小组这次以通过东亚VLBI收罗( East Asian VLBI Network: EAVN※6 )及好意思国电波千里镜收罗赢得的不雅测数据为中心，分析了往常20多年积存的长达170张的M87射流的电波图像 扫尾发现射流的喷出标的在约11年的周期内周期性变化(图2 )。 在以前的研究中，暗意了存在M87喷气相对于喷出标的横向舞动的“玄妙的横向舞动”阵势(※7 )，但其原因和有无周期尚不明晰。

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[图2] (上) EAVN等拍摄的M87喷气的电波图像的例子。 从2013年到2018年，将在波长7mm波段拍摄的许多图像每两年平均成3个图像。 从各图像中心部蔓延的箭头清晰喷射的喷出标的。 (下) 2000年到2022年之间测量的射流喷出标的的技术变化。 红色正弦弧线清晰与测量扫尾最好匹配的11年周期旋进模子。 图片信用: Cui et al. (2023 )

“作念这个发现的时候我打了一个寒战。 ”本研究的笔头作家、研究生时间在国立天文台水泽VLBI不雅测所进行研究的Zhejiang Lab (之江践诺室)的崔玉竹研究员这么说谈。 “光是分析12年的数据就很艰辛，但这是光靠这少量是统统无法捕捉到的变化。 仔细分析长达20多年的令东谈主视为畏途的海量数据促成了这次的新发现。 ” 这种射流的周期变化意味着什么呢？ 为了查明其原因，研究小组进一步使用诞生在国立天文台水泽的天文体专用超等蓄意机“Ateriⅱ(※8 )”进行了表面模拟，并熟识了不雅测扫尾。 扫尾标明，不雅测到的11年周期的喷射振动不错用自转的黑洞拖动周围时空产生的被称为“透镜-先令旋进(※9 )”的通顺很好地解释(图3 )。

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[图3]在阿特鲁伊ⅱ进行的广义相对论磁流体模拟露馅了着陆圆盘及射流的旋进情况。 初期诞生旋转轴相对于黑洞的自转轴歪斜的千里降圆盘，跟踪其技术变化的情况。 彩色图清晰子午面上的密度。 信用:川岛一又尚

“透镜-先令的岁差，雷同于地球芝麻引起的岁差。 在地球芝麻，作用于歪斜陀螺的地球重力会成为旋进通顺的诱因。 在这次的情况下，由于黑洞自转产生的力作用于歪斜的千里降圆盘，引起透镜-先令旋进。 ”进展表面模拟的东京大学天地线研究所的川岛一又尚研究员这么解释。 “利用阿特鲁伊ⅱ进行了旋转轴相对于黑洞自转轴歪斜的千里降圆盘的数值模拟。 于是，发现由于透镜-先令的年事差，着陆圆盘会以与不雅测沟通进度的周期旋转。 况兼模拟扫尾露馅，跟着着陆圆盘的通顺，射流也一样进行旋进通顺。 ” 本研究有劲地阐发了M87的高大黑洞正在自转。 同期，这也激烈救助了自转与射流的变成密切相干的表面(※10 )，是在惩办困扰研究者多年的难题上取得高大杰出的后果。 “本后果是以东亚地区为中心的寰球45个研究机构的研究东谈主员过程团队纠合不雅测多年后终于揭开的令东谈主同意的科学里程碑。 ”担任EAVN行为星河核科学责任组发起东谈主的工学院大学纪基树客座研究员这么说谈。 “完整拟合浮浅正弦弧线的长达20多年的不雅测数据，将为咱们对黑洞和喷气射流的强健带来高大的进展。 ” 在水泽从研究生时间就运转指导崔氏的研究，共同进行研究的国立天文台水泽VLBI不雅测所的秦和弘助教说:“在条件创造短期研究后果的今天，这次的后果不错说是终年强健的数据积存带来紧要发现的好例子。 由于喷射的执意能量对周围的物资也有很大的影响，是以捕捉到促进其发生的黑洞自转的字据也不错成为解开星河变成·进化历史的痕迹吧。 ”的讨论。 研究小组延续不雅测M87喷气。 动作EAVN的主要电视台，期骗VERA千里镜的国立天文台水泽VLBI不雅测所长处本间希树教训说:“今后通过将得到的射流的时势变化与用EHT得到的黑洞的动画进行比拟，但愿能愈加正确地导出黑洞和射流的伙同和自转的速率。 ”他抒发了今后的抱负。

论文信息

这项研究后果刊登在英国科学杂志《当然》2023年9月27日的Cui et al .“precess ing jet nozzle connecting to a spinning black hole in M87”上。 这是包括日本10个机构在内的寰球45个研究机构、79名研究者的外洋共同研究后果。 DOI:10.1038/s41586-023-06479-6

URL: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06479-6

日本的孝敬

在本外洋共同研究中，日本的研究机构及日本研究者从各式各类的不雅点作念出了弥留的孝敬。 主要内容回来如下。 研究回来及不雅测立案 包括VERA等日本电波千里镜在内的EAVN的期骗 日韩纠合相干器的开垦纠合期骗 不雅测数据的分析成像 使用国立天文台天文体专用超等蓄意机“Atii”的不雅测扫尾的表面熟识和京及富岳项见地模拟代码的开垦

皇冠A盘退水脚注.用语诠释

※1光子环 从高大黑洞隔邻喷出的高速等离子气体的流动。 其一大特征是具有光速的90%以上的速率，在保持着纤细的时势的情况下蔓延到星河以外。 喷气于1918年在M87星河中心被发现为“不成想议的光之箭”。 怎么开脱高大黑洞的重力，变成射流，加快到接近光速率，其论说是天文体的一大课题。 ※2行为星系核 在星河中，中心核的小区域相配亮堂。 这叫作念行为星系。 中心有一个高大的黑洞，被吸入其中的气体和相背喷出的喷气被觉得会亮堂地耀眼着。 ※3 EHT (Event Horizon Telescope ) 主若是在波长1.3mm波段进行的大家限度的VLBI收罗的名字。 2019年M87、2022年，对于星河中心，公开了由EHT拍摄的高大黑洞图像。 扫尾2023年，包括智利阿尔玛千里镜在内的寰球9个所在11台毫米波千里镜加入了EHT的收罗。 ※4 gmva (大家毫米阵列) 这是在3.5mm波段进行的大家VLBI收罗的称号。 扫尾2023年，包括智利阿尔玛千里镜在内的大家23台毫米波千里镜已加入GMVA收罗。 ※5着陆圆盘 气体被迷惑向中心的千里重天体落下，这叫作念降落。 经常，气体在旋转通顺的同期向中心天体落下。 此时，在离心力的作用下，气体变成扁平的结构，变成的即是千里降圆盘。 很是是在黑洞周围的千里降圆盘中，黑洞隔邻的重力能量被开释，转移成高大能量的磁场和光能。 一般觉得，由千里降圆盘放大的磁场被运载到黑洞，对射流的变成起了很大的作用。 另外，由于高大的能量动作光被开释，伴跟着千里降圆盘的高大黑洞被不雅测为行为星系核。 ※6 eavn ( east Asian VLBI收罗； 东亚VLBI收罗) 是由以日本、韩国、中国、泰国为首的东亚、东南亚地区的电波千里镜组成的外洋VLBI收罗。 扫尾2023年，共有16台射电千里镜加入收罗，以4.5cm波段、1.3cm波段、7mm波段的3个不雅测波段为中心进行期骗。 最大基线长为中国南尚-小笠原之间的5100km。 共有13台电波千里镜(水泽、来来、小笠原、石墙、日立、高萩、野边山、首尔、乌尔桑、丹纳、约翰、上海、南山)插足了本研究的不雅测。 另外，意大利(梅迪奇纳、札记本、撒丁尼亚)和俄罗斯(巴里)的射电千里镜也插足了部分EAVN不雅测。 ※7 从以前运转就尽人皆知，流动的情况会沿着喷射的喷出标的变化。 ※8超等蓄意机“阿特鲁伊ⅱ” 国立天文台天文模拟形势期骗的天文体专用超等蓄意机。 表面运算性能为3.087 PETA flop (1PETA为10的15次方，flop是清晰蓄意机每秒可处理的运算次数的单元)，是寰球上天文体数值蓄意专用机中最快的。 诞生在岩手县奥州市的国立天文台水泽校区，与吉祥时间活跃确当地英杰阿特鲁伊相似定名。 包含着“但愿你勇猛神勇地挑战天地之谜”的愿望。 ※9透镜-密封效应/岁差( Lense-Thirring效应/岁差) 在自转的天体(黑洞、地球等)周围，广义相对论效果会使时空自身受到天体自转的拖动而旋转。 这种时空拖曳效应称为透镜-密封效应。 由透镜先令效应引起的年事差通顺即是透镜先令的年事差。 旋进是指物体的旋转轴像锯齿一样一边画着圆一边舞动的阵势。 对于着陆圆盘，当着陆圆盘的旋转轴和黑洞的旋转轴歪斜时会发生这种阵势。 另外，透镜-先令的岁差不限于黑洞等顶点的强重力天体，也由地球等弱重力天体的自转引起。 举例，2000年代，好意思国航天局和斯坦福大学辐射的卫星“gravity probe B”搭载的陀螺仪，在表面瞻望的15%的限度内，考据了地球自转引起的细微时空拖曳引起的旋进的情况。 况兼，在这次的M87的不雅测中，奏效地就黑洞周围的重力场引起的极强的时空拖曳效果和透镜-先令旋进的色差，露馅了迄今为止最强的字据。 ※10品牌福特- znajek机构( Blandford - Znajek机构) 相对论性喷气的加快机构，从1918年头次在M87上不雅测到喷气于今已有100年，但于今仍不明晰。 现在，加快机构最有劲的候选机构是品牌福特·兹纳埃克机构。 表面标明，这是一种通过磁场抽取黑洞自转能量的机制，很有可能将射流加快到光速的99%以上。 由于黑洞需要自转，通过这次的不雅测掌执了需要天体自转的透镜-先令旋进的字据，阐发了品牌福特·斯那克机制很有可能正在发生。

致谢词

该研究由文部科学省/日本学术振兴会科学研究费赞成金( No. JP18H03721、JP19H01943、JP18KK0090、JP21H01137、JP22H00157、JP18K13594、jp19h 000 JP19KK0081 )、文部科学省超等蓄意机“富岳”后果创造加快行动“通过模拟和AI的交融来论说的天地结构和进化”( JPMXP1020230406 )、以过甚他，齐是在外洋救助下进行的。 对于统共支援机构，请参阅论文谢辞。

欧洲杯观看正确姿势国内纠合发表机构

当然科学研究机构国立天文台、茨城大学、大阪公立大学、工学院大学、驹泽大学、抽象研究研究生院大学、筑波大学、东京大学天地线研究所、东瀛大学、山口大学

[記者発表で用いた資料はこちら]

参议处 秦和弘国立天文台水泽VLBI不雅测所 Email: kazuhiro.hada哎呀nao.ac.jp 纪基树工学院大学 Email: motoki.kino啊nao.ac.jp 川岛一又尚东京大学天地线研究所 Email: kawshm哎呀icrr.u-tokyo.ac.jp 本间希树国立天文台水泽VLBI不雅测所 Email: mareki.honma哎呀nao.ac.jp 山冈均国立天文台天文信息中心 E-mail: hitoshi.yamaoka哎呀nao.ac.jp 影像.视频集东亚VLBI收罗( EAVN )

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信用:国度天文台

太平洋在线官方网站(中国)有限公司 超等蓄意机“Atii”

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信用:国度天文台

 射流喷出标的随技术变化的情况

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信用: Cui et al.(2023 )

 从M87星河的高大黑洞喷出的喷气视频

[ジェットの向きの矢印ガイドなし版はこちら]

信用: Cui et al.(2023 )，animation by Kazuhiro Hada

 アテルイIIによる理論シミュレーション動画

通过实行一般相对论辐射传输蓄意(光的传播蓄意)，将本研究所示的一般相对论磁流体模拟(高温气体通顺的模拟)的扫尾可视化的视频。 高下蔓延的惨白区域是喷气，中心隔邻的淡蓝色区域是降落圆盘。 展示了镜头-先令旋进的情况。 初期射流的标的为右斜上/左斜下。 在左上的模拟技术( t )，从14000傍边运转透镜-先令旋进通顺，在技术20000傍边旋转到左斜上/右斜下的标的，在视频的终末( 26000隔邻)复返到接近初期的标的。 模拟技术10000约十分于10年，不错看起程生了约10年周期的岁差通顺。 另外，该视频研讨了可视性，模拟了比本色的M87更歪斜标的(赤谈面标的)的不雅测。 蓄意中使用了阿替洛尔ⅱ。 信用::川岛一又尚、高桥博之、大须贺健

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[簡易デザイン版はこちら]

信用: Cui et al. (2023 )，Intouchable Lab@Openverse，Zhejiang Lab

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