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銀河系中心黑洞為什么不活躍?

2019-06-21 09:00:44  來源:新浪科技

銀河系中心超大質量黑洞周圍的磁場(如圖)正在引導氣體粒子進入黑洞周圍的軌道,而不是進入黑洞

新浪科技訊 北京時間6月21日消息,美國國家航空航天局(NASA)的科學家發現,在我們的銀河系中心的超大質量黑洞周圍,存在一個能夠引導氣體粒子進入黑洞周圍軌道,而不是進入黑洞內部的磁場。長期以來令天文學家困惑的一個問題是,銀河系中心的黑洞比其他星系中心的黑洞更“安靜”,后者會在吞噬物質的同時發出輻射。這項新發現為解決這一問題提供了線索。

NASA的研究人員利用安裝在飛行望遠鏡上的遠紅外光探測器繪制出了這片磁場,以進一步探測銀河系中心黑洞周圍的星際塵埃運動。和許多星系一樣,銀河系的中心也有一個超大質量黑洞,研究人員將其命名為人馬座a *(Sagittarius A*)。

大多數星系的超大質量黑洞都很活躍,有大量的物質落入黑洞內部,導致它們在吞噬過程中釋放出高能輻射。然而奇怪的是,位于銀河系中心的黑洞相對來說顯得十分安靜。NASA科學家對這一現象進行了研究,發現人馬座A*周圍的磁場會將氣體引導到黑洞周圍的軌道上,而不是直接進入黑洞,從而阻止了黑洞“進食”。

NASA研究人員通過一架特殊的飛機(如圖所示,通過飛機后機身敞開的艙門可以看到望遠鏡)攜帶的望遠鏡觀測到了人馬座A*周圍的磁場

NASA研究人員通過一架特殊的飛機(如圖所示,通過飛機后機身敞開的艙門可以看到望遠鏡)攜帶的望遠鏡觀測到了人馬座A*周圍的磁場

“螺旋形的磁場將氣體引導至黑洞周圍的軌道上,”研究第一作者、NASA噴氣推進實驗室的天體物理學家達倫•道爾(Darren Dowell)說,“這可以解釋為什么我們的黑洞是安靜的,而其他黑洞是活躍的。”

磁場雖然看不見,但能夠影響帶電粒子的運動,對物質在宇宙中的運動和進化有著重要的影響。然而,由于磁場無法直接成像,我們還不能很好地理解它們的確切作用。為了繪制出黑洞周圍磁場的形狀和強度,研究人員需要研究它們對太空中漂浮的塵埃顆粒的影響,這些塵埃顆粒的排列與磁場垂直。

科學家還使用“同溫層紅外天文臺”(SOFIA)上的新型高分辨率機載寬帶相機(HAWC+)探測到,這些塵埃顆粒還會發出偏振光和遠紅外光。SOFIA是一架改裝的波音747飛機,由NASA和德國航空航天中心(DLR)共同運營,攜帶一臺反射望遠鏡。SOFIA主要在大氣中大部分水蒸氣的上方飛行,因為水蒸氣的存在阻礙了一些紅外信號到達地面。

論文作者之一、NASA艾姆斯研究中心的天體物理學家施梅爾茲(Joan Schmelz)表示,這是我們第一次真正看到磁場和星際物質如何相互作用。她還指出,HAWC+在這項研究中具有至關重要的作用。

銀河系中心來自人馬座A*的X射線閃光

銀河系中心來自人馬座A*的X射線閃光

這項研究的完整結果已經在2019年6月的美國天文學會年會上公布,并將在《天體物理學雜志》( Astrophysical Journal)上發表。

超大質量黑洞人馬座A*

人馬座A*是銀河系的中心的一個超大質量黑洞,也是離我們最近的超大質量黑洞,被認為是研究黑洞物理的最佳目標。超大質量黑洞是星系中心密度極高的區域,其質量可能是太陽質量的數十萬倍到數十億倍。作為強大的引力源,超大質量黑洞不斷吸收著周圍的塵埃和氣體。

物理學家卡爾·央斯基(Karl Jansky)于1931年首次提出了銀河系中心存在黑洞的證據,當時他發現了來自該區域的無線電波。人馬座A*的質量相當于四百萬顆太陽,距離地球只有26000光年,是宇宙中為數不多我們可以觀測到附近物質流動的黑洞之一。

在最初受人馬座A*黑洞引力影響的物質中,只有不到1%到達了事件視界——黑洞邊緣“有去無回”的邊界。換句話說,這些物質絕大部分都被噴射了出去。因此,人馬座A*附近物質發出的X射線非常微弱,就像附近宇宙中大多數星系中的超大質量黑洞一樣。被捕獲的物質需要失去熱量和角動量后才能進入黑洞,物質的噴射使這種損失得以發生。(任天)

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