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天文学家观察到黑洞发出的第一道闪电|黑洞|闪电

2014-11-12


天文学家观察到黑洞发出的第一道闪电


凤凰科技讯 北京时间11月12日消息,据科学日报报道,近日与西班牙瓦伦西亚大学天文观测台合作的一支国际研究人员小组发现了黑洞发出的第一道“闪电”,它的光辉的变化比任何一个观察到的银河系外天体都要强大。这一释放“与穿过磁层空隙的电场引起的类似脉冲星的粒子加速密切相关”。这项有关IC310星系出现异常强烈的伽马射线现象的研究被发表在期刊《科学》上。

它的光辉的变化比任何一个观察到的银河系外天体都要强大

位于英仙座的射电星系IC310距离地球2.6亿光年远。天文学家认为该星系中央存在一个超大质量黑洞,在星系中央产生了强大的伽马射线喷发,这主要是利用西班牙拉帕尔马岛上的大气伽玛切伦科夫成像望远镜(简称MAGIC望远镜)监测到的,同时还借助了欧洲甚长基线干涉仪(VLBI)网络(EVN)的补充图片。

研究人员注意到在五分钟的观测内,IC310星系发出的辐射存在令人惊讶的变化性。“黑洞的视界——也就是任何事物包括光都无法逃脱黑洞的时空表面——比地球太阳距离的三倍,也就是比4.5亿千米还要长。光需要25分钟才能覆盖到这么长的距离。”研究合作作者、马克斯普朗克射电天文学研究所和瓦伦西亚大学的研究人员爱德华多·罗斯(Eduardo Ross)这样解释道。

一个物体无法在光全部穿透其表面的时间内完全改变表面的亮度。因此,伽马射线产生的区域应该比黑洞的视界更低,研究人员这样表示。这暗示着天文学家能够观察到IC310星系里比中央黑洞更小的细节。此外,未知事物也开启了科学家们对天体在时空里的引力旅行的探索。

星系中央的黑洞质量在介于太阳质量的100万倍至几十亿倍之间。物质在落入黑洞的过程中会产生覆盖整个电磁光谱的巨大光亮。星系里的这些活动星核会产生所谓的气流,也即物质以接近光速的高速被喷射至外太空。利用射电天文学方法,科学家们可以获得具有天体物理学独特细节的气流图片,瓦伦西亚大学天文学和天体物理学学院以及天文观测台在天体物理学方面的研究尤为引入注目。

IC310属于活跃星系类型,2009年费米空间望远镜和MAGIC望远镜监测到该天体的伽马辐射。至于如此快速的亮度变化是如何实现的,天文学家提出解释称IC310中央的黑洞核心处于快速旋转的过程,且周围被强大的磁场营地所包围,“我们相信黑洞的极地地区存在巨大的电场,后者能够以相对速度加速基本粒子,这种方式使得它们在与其它低能量粒子发生相互作用时,能够产生高能量的伽马射线,” 罗斯解释道。他还补充表示:“我们将这个过程设想为一场猛烈的电风暴。

事实上, 每隔几分钟就有一个电荷产生,它将对太阳系的区域产生影响。因此,粒子以接近光速的速率随着气流一起被高速喷射出来,它们或可能被减速、中止、再加速并最终从星系本身分离出来。罗斯提到如果被观察的黑洞既具有较高能量(伽马射线)又位于干扰量度甚长基线干涉仪网络可观察到的范围内,(那么)“我们将能够获得靠近该黑洞的区域的独特信息。MAGIC和EVN的观测指出了在黑洞直接环境里形成气流的机制; 这两项设备的高质量使得这一发现变为可能。”

瓦伦西亚大学天文观测台的主任何塞·卡罗斯·吉拉多(José Carlos Guirado)强调了这项发现的重要性,(这是)“研究不同波长、伽马射线(MAGIC)和无线电波(欧洲甚长基线干涉仪网络)的设备之间高效协同的产物。”同样的,他强调了这项发现反映了天文观测台里大量专家从理论领域和观测领域对黑洞进行持续不懈的研究,他们才是这些前沿的无线电天文学仪器设备的常规用户。

欧洲甚长基线干涉仪网络是一项来自好几个欧洲国家、中国、南非、波多黎各和其它国家的射电望远镜合作。MAGIC望远镜位于拉帕尔马岛罗奎克德罗斯穆察克斯天文台,它包含两个直径为17米的望远镜,能够接收到能量介于250亿电子伏至50万亿电子伏的宇宙伽马射线。这些伽马射线在进入大气层时会发生粒子雪崩并产生名为契伦科夫辐射(Cherenkov radiation)的蓝色辉光,通过它MAGIC望远镜可以研究银河系内和系外的天体。

爱德华多·罗斯是瓦伦西亚大学的一名终生讲师,目前就职于马克斯普朗克射电天文学研究所。他的研究领域主要集中在利用高能量无线电磁和天文学方法研究星系活跃星核以及其它致密天体。(编译/严炎刘星)

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