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黑洞大合唱:一首由X射线汇聚而成的宇宙欢乐颂

欢乐女神圣洁美丽灿烂光芒照大地。


这是一张深空星系照片。图中的蓝点,对应的是那些藏有超大质量黑洞,且在产生高能X射线的星系。NASA / JPL-加州理工学院


宇宙中存在着大量超大质量黑洞。比如银河系中心就有一个。假如它们有机会吞食物质,就会释放出强烈的X射线。


黑洞成长时,强大的引力会把周围的物质向内拖拽。物质在此过程中化为齑粉,化为粒子,被加速到近光速,变得极为炽热,并释放出X射线。


可供吞食的物质越多,黑洞周围释放出来的X射线能量就越高。与此同时,黑洞吞食物质的方式,也是会发生变化的。了解这种变化,可以了解黑洞本身,也可以了解黑洞所在星系的演化过程。


遍布太空、远远近近、难以计数的超大质量黑洞,它们产生的X射线能量级别各不相同。有的大,有的小;有的高,有的低;有的明显,有的被浓云和尘埃遮蔽着。它们就像合唱队中的各个声部一样,汇聚成了一首X射线合唱曲——天文学家称之为“宇宙X射线背景”。


科学家非常希望把这些个性鲜明的黑洞个体,从模糊的背景中辨别出来。正如医学X射线能够让我们看到身体内部一样,X射线也能让我们穿透黑洞周围的气体和尘埃,看看它身边究竟有什么。


但这并不是一件容易的事。它有赖于现代科技的发展,和X射线观测技术的进步。美国的“核光谱天文望远镜阵列(NuSTAR)”,能够在一片浑沌的X射线背景中,解析出这些信号源。


天文学家希望能够由此更加全面地了解宇宙中超大质量黑洞的分布情况,了解它们演化过程中的奥秘。了解它们何时会停止吞食物质,了解气体和尘埃在黑洞周围的分布。


这样的研究,也能够让我们更好地欣赏这首宇宙欢乐颂。

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