科学家首次对黑洞内部的强风温度进行了测量

三体社区 2018-03-16 08:11:27



▲科学家首次对来自黑洞内部的强风进行了温度测量,揭示出黑洞风会在数小时内发生剧烈的温度变化。图中是这一过程的艺术想象图。

科学家首次对来自黑洞内部的强风进行了温度测量,揭示出黑洞风会在数小时内发生剧烈的温度变化。

研究人员利用美国航空航天局(NASA)的核光谱望远镜阵列(Nuclear Spectroscopic Telescope Array,NuSTAR)和欧洲空间局的XMM-牛顿卫星(XMM-Newton telescope)对一个邻近的超大质量黑洞进行了观测。他们发现,随着黑洞大量吞噬宇宙物质,其内部的强风会经历极为快速的加热和冷却过程。

超大质量黑洞位于星系的中央,密度极大,所具有的质量是太阳的数十亿倍。它们是强大的引力来源,能吞噬周围的尘埃、气体等宇宙物质。科学家目前还无法确定超大质量黑洞的形成原因。

一些天文学家认为,一些比太阳大10万倍以上的气体星云会塌缩形成黑洞,而这些黑洞不断融合,最终形成了更大的超大质量黑洞。另一种可能是,超大质量黑洞由一颗巨大的恒星——太阳质量的100倍——在燃料用尽之后塌缩而形成。

在这项新研究中,加州理工学院的研究者分析了从超大质量黑洞边缘发出的X射线。超大质量黑洞在吞噬气体、尘埃和其他物质的同时,会将周围吸积盘中的物质以极快的速度抛掷出去,形成强劲的星风和喷流。

这些黑洞风由高温气体组成,速度可达四分之一光速。研究者推测,这些风可能在黑洞对所在星系的影响中扮演着重要角色。“我们知道,超大质量黑洞影响着所在星系的环境,而来自黑洞附近的强劲星风可能是它们施加影响的方式之一,”核光谱望远镜阵列首席研究员、加州理工学院的菲奥娜·哈里森(Fiona Harrison)教授说,“这是我们第一次观测到这种迅速的温度变化,也为研究这些黑洞风如何形成,以及它们会将多少能量带到星系之中提供了线索。”

黑洞边缘的X射线在射向地球的过程中会经过这些星风,而且其中部分波长会被星风中的不同元素吸收,比如铁和镁。在这一过程中形成的空洞——或者称为吸收特征——或许可以帮助科学家揭示黑洞风的物质组成。

研究人员发现,这些吸收特征从消失到重新出现只花了短短几小时的时间。他们表示,这一现象表明X射线正在将黑洞风加热到极高的温度——可高达数百万摄氏度。在极高的温度下,这些星风无法吸收更多的X射线。不过,随着温度降低,这些吸收特征又会重新出现。

“这是我们第一次观测到星风与黑洞辐射之间的相互作用,”论文第一作者、剑桥大学天文学研究所的迈克尔·帕克(Michael Parker)说,“接下来对这一问题的研究很可能会给我们带来很多方面的启示,包括这些星风如何形成、如何获得能量、它们的位置、它们的密度,以及它们持续的时间。所有这些都将使我们对黑洞与其所在星系之间的相互关系有更深入的了解。”

(本文来自新浪探索)

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