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黑洞研究有新成果:科学家正在观测3亿光年处,一个黑洞吞噬恒星的过程

据3月21日Space.com网站报道,科学家正在研究3亿光年内一个黑洞吞噬恒星的过程。它为我们详细展示了黑洞是怎样吞没物质和影响星系的演化。这些研究来源于黑洞将附近恒星撕裂成碎片时,产生的强烈的X射线信号,该项关于喷流的产生和黑洞吸积的研究,有利于用更加简化的模型来解释星系的演化。

黑洞将附近恒星撕裂成碎片时,产生的强烈的X射线信号

2014年,美国拉斯克鲁塞斯天文台为寻找“超新星”,收集了来自全球各地的自动望远镜的数据,进行了覆盖全天空的自动化巡查,摘取到从3亿光年范围内传来的信号。 当正在进行一个称为ASASSN-14li的任务探测时,发现一颗恒星在距离黑洞过近的时候被撕成碎片。多台望远镜立即转向跟踪这股潮汐般涨落的光源,一场由于恒星毁灭所产生的强大的电磁能爆炸。来自麻省理工学院的研究员Dheeraj Pasham和约翰霍普金斯大学的Sjoert van Velzen在研究了为期六个月的数据之后,发现了其中一种无线电波的形式几乎和X射线的信号一模一样。

Pasham在一份声明中说:“这告诉我们,黑洞的摄取率决定着它所产生喷流的强度。摄取充足的黑洞会产生强烈的喷流,而摄取不足的黑洞会产生较弱的喷流,或者不会产生任何喷流。而这是我们第一次看到由超级黑洞产生的喷流现象。”

   设计者描绘的想象中物质落入黑洞的场景和其吞噬后产生喷射物的画面。

这一切并不是巧合

当恒星和黑洞靠的太近时,黑洞的巨大质量会对恒星施加潮汐般的拉力。其力量十分强大,以至于可以将恒星随意拉伸或者压平,最终能将其撕成碎片。恒星的碎片落入黑洞,在黑洞的吸积盘内被捕获,物质在这里聚集并被黑洞所吞噬。这就是观测ASASSN-14li时发生的情况。

这个摄食过程产生的巨大能量在多种波长下都可观测到。在其他的黑洞附近这种喷射光柱都曾被看到过,包括在可见光、紫外线、X射线和射电波段都能捕捉到信号。来自黑洞的吸积盘漏斗中最深处的炙热无比的物质会放射出X射线,而稍外层的物质则会产生可见光和紫外线辐射。然而,无线电的释放来自何处仍未可知。

Pasham说:“我们知道,无线电波来源于在磁场中运动的高能电子,这是无可厚非的, 但争议的焦点是,这些高能电子究竟是从哪里来的?”

其中一种假设是,在恒星爆炸后的瞬间,冲击波涌向外面,使等离子粒子蓄满能量,而发出无线电波。这些无线电波看上去和恒星掉入黑洞的物质所形成的x射线的形式截然不同。但是,这次Pasham和Van Velzen发现的无线信号却和X射线信号有90%的相似度。如此近似的匹配度表明,产生这种无线电波的来源和X射线密切相关。

Pasham表示“这种相关的出现并不是巧合,很明显,产生X射线的小片区和产生无线电波的大片区之间时存在着某种因果联系。”

两位研究人员指出,黑洞这头巨兽在吸收周围恒星碎裂的物质后,喷射出高能粒子,产生无线电波。由于无线电波形成的区域紧密地充满了其他的电子,而大部分的信号都被这些粒子吸收了。生成无线信号的电子只能顺着喷流爆发方向逃逸出来,从而产生科学家们探测到的信号。

研究人员推断,喷流的强度很可能是由黑洞吸积物质的比率决定的,或者是黑洞消化产生X射线的恒星碎片的速度决定的。

3月19日在《天体物理学杂志》上发表的这项新的观测将有助于科学家们更好地描述喷流现象的物理特征,同样也能促进研究人员对星系演化过程的认识和理解。

星系通过产生新的恒星而生长,但它们只能在非常寒冷的温度下才能这样生长。黑洞发射的喷流使周围的星系温度升高,暂时停滞了恒星的诞生。该项关于喷流的产生和黑洞吸积的研究有利于用更加简化的模型来解释星系的演化。

如果黑洞的摄取率与它释放能量的速率成正比,而其他所有黑洞都是如此的话,这将极大地简化关于星系演化的模拟假设。而这意味着更可观的星系演化模型将会形成。

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