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观测超大质量黑洞的技术

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观测超大质量黑洞的技术经历了大约三个阶段,使得空间分辨率达到了目前的10微角秒。
(1)光斑干涉技术阶段:为了减弱大气扰动干扰,观测时控制曝光时间使之短于大气扰动时标,然后把图像叠加起来,可以有效减弱干扰。
(2)自适应技术应用阶段,使得恒星图像变得清楚足以测量出恒星轨道。
(3)光干涉阶段,测量恒星轨道十分精确,并可以测量恒星光谱的引力红移和轨道的史瓦西进动。天文学家制造了功能强大的终端仪器,马普地外物理所根泽尔团队研制了:8 m VLT+NACO(成像)+SINFONI(光谱);加州大学洛杉矶分校格兹团队研制了:10 m Keck OSIRIS。
三个阶段的技术不断提高,不断缩小测量半径及其以内的质量,最终提供了足够证据表明超大质量黑洞的存在。


IP属地:广东1楼2021-01-28 17:23回复
    观测研究银河系中心超大质量黑洞(人马座A*)的5个主要阶段:
    1、研究初期,只能通过观测中心气体动力学的方法进行。在1970年代美国伯克利团队发现银心气体的运动速度很快,高达200公里/秒,意味着大质量引力势的存在。这是大质量黑洞存在的最早证据。
    2、1990年后期,根泽尔团队利用欧洲南方天文台的 3.5米新技术望远镜观测获得进展,虽然不能分辨单一恒星及其轨道,但是可以测量中心区域内恒星速度弥散。他们发现中心恒星速度弥散满足v∝R-1/2,显然,这一观测证明了大质量引力势的存在。
    3、格兹团队利用10米凯克望远镜通过光斑干涉技术分辨出银心存在若干个恒星,并开始测量恒星轨道。稍后几年,根泽尔团队不断缩小银河系中心半径范围,测量了中心质量。
    4、从2000年凯克望远镜装配了自适应光学系统之后,大气扰动得到了极大改善,能够清晰分辨并测量出恒星轨道。随着空间分辨率的提高,分辨半径以内的天体质量不再发生变化。在能够空间分辨的最小半径内,即在125个日地距离内的密度为5 × 1015M⊙·pc-3。在已知的大尺度天体中,如此高的密度只能是黑洞,各种高密度的星团都会在很短的时间内坍缩而变成黑洞。
    5、经过5年时间,2017年根泽尔团队成功研制出GRAVITY终端设备,并将其装配在欧洲南方天文台甚大望远镜干涉阵列上。短短的8个月后,在近心点处他们精确测量了S2恒星光谱的引力红移为6.7 × 10-4(相当于速度为200 km/s)。GRAVITY还高精度地测量了S2轨道的史瓦西进动速度:δ= 12′/周期,比太阳系水星的施瓦西进动幅度 43″/世纪大100倍。这两项观测毫无争议地证实了黑洞的存在及其广义相对论效应。


    IP属地:广东2楼2021-01-28 17:33
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