黑洞 M87 以幾乎光速射流

星系 Messier 87 (M87) 位於室女座，距離地球 55 萬光年。 這是一個擁有 12 個球狀星團的巨型星系，相比之下，銀河系的 200 個球狀星團顯得微不足道。 M87 的中心是一個質量為 6,5 億太陽質量的黑洞。 這是第一個存在圖像的黑洞，由國際研究合作組織 Event Horizo​​n Telescope 於 2019 年創建。

這個 M87 黑洞以接近光速的速度射出等離子體射流，稱為 相對論射流 6光年長。 為這架噴氣機提供動力所需的巨大能量可能來自黑洞的引力。 但是，這種噴氣式飛機是如何產生的，以及是什麼確保了它在遠距離上的穩定性仍然不完全清楚。

M87 吸引物質，這些物質在圓盤中以縮小的軌道旋轉，直到被黑洞吸收。 噴氣機從 M87 周圍的吸積盤中心發射，歌德大學的理論物理學家與來自歐洲、美國和中國的科學家一起對這個區域進行了非常詳細的建模。 他們在超級計算機上使用了最複雜的 D 模擬，該模擬使用了驚人的 CPU 時間，並且必須同時求解阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論方程、詹姆斯·麥克斯韋的電磁方程和倫納德·歐拉的流體動力學方程. 結果是一個模型，其中計算的溫度、物質密度和磁場值與從天文觀測中推斷出的值驚人地吻合。

在此基礎上，科學家們能夠在射流最內層區域的扭曲時空中追踪光子的複雜運動，並將其轉化為無線電圖像。 然後，他們能夠將這些計算機模擬圖像與過去三十年中眾多射電望遠鏡和衛星的觀測結果進行比較。

該研究的主要作者亞歷杭德羅·克魯茲-奧索里奧博士指出，“我們關於 M87 電磁發射和射流形態的理論模型與無線電、光學和紅外光譜中的觀測結果驚人地吻合。 M87 超大質量黑洞可能正在快速旋轉，等離子體在射流中被強烈磁化，將粒子加速到數千光年的尺度。”

法蘭克福歌德大學理論物理研究所的 Luciano Rezzolla 教授指出：“我們計算出來的圖像與天文觀測結果如此接近這一事實是另一個重要的證實，即愛因斯坦的廣義相對論是對存在的最準確、最自然的解釋。星系中心的超大質量黑洞。 儘管仍有替代解釋的空間，但我們的研究結果使這個“房間”變得更小了。”

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