云南天文台首次计算获得银河系中心黑洞在暗物质晕中的光学阴影

中国科学院云南天文台高能天体物理研究组副研究员侯贤、博士徐兆意、助理研究员周明和研究员王建成通过解析计算，首次获得了银河系中心黑洞Sgr A*在暗物质晕中的光学阴影(shadow)。该研究成果已发表在国际期刊《宇宙学与粒子天体物理杂志》上。

黑洞shadow是指当黑洞后面存在一个遥远的光源时，地球上的观测者所看到的黑洞在天空中的剪影，是爱因斯坦广义相对论的自然结果。研究不同时空下的黑洞shadow是当前天体物理领域的一个热点，而对黑洞shadow的观测被认为是直接探测黑洞的一种重要的方法，并且可以加深对黑洞本质的认识。建设中的“黑洞视界望远镜”(Event Horizon Telescope) 的科学目标即为在未来获得银河系中心黑洞Sgr A*和Virgo星系中心黑洞M87的shadow。

根据宇宙学标准模型，宇宙中27%的成分为暗物质，对暗物质的理论和观测研究是当前天体物理学的一个重要领域。而银河系中心由于距离近、暗物质密度高，被认为是可观测的最强的暗物质源。近年来高能天文方面的观测（如费米卫星，H.E.S.S地面切伦科夫望远镜）也逐步为银河系中心存在暗物质提供了一定的证据。因此研究银河系中心黑洞Sgr A*在暗物质晕中的shadow就具有特别重要的意义。

侯贤等人研究了在当前两种流行的暗物质模型下（冷暗物质模型和标量暗物质模型）黑洞Sgr A*的shadow，结果发现：(1) 暗物质晕对黑洞shadow的影响很小，而要观测到两种暗物质晕对黑洞shadow的影响所需要的望远镜的角分辨率超过了当前“黑洞视界望远镜”所能达到的水平。(2) 两种暗物质晕所要求的角分辨率相差100倍。该研究结果表明，探测暗物质晕对Sgr A* shadow的影响需要未来具有更高角分辨率的天文设备，特别是由于两种暗物质晕所需要的角分辨率存在较大差异，观测Sgr A* shadow就为鉴别两种暗物质模型提供了一种新的途径，有助于人们更好地认识暗物质的本质属性。

论文链接：http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2018/07/015/meta