黑洞“吃星星”光冕的尺度缩短了

文章作者:管理一号 | 2019-01-10
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在科幻电影《星际穿越》中,男主角进入黑洞后并未被引力撕碎,而是来到了一个奇观的高维空间。黑洞吃进物体后会发作什么?人类现有的科学水平尚不能彻底答复这个问题,只能从黑洞吃星星时“打嗝”出的光波略窥一二。

北京时刻1月10日清晨,国际尖端学术期刊、英国《天然》杂志(Nature)的封面论文,即叙述了对一次黑洞吃星星进程的观测研讨,在国际学上称为“黑洞瞬变”事情。

逝世共舞

黑洞作为一类极点天体,是恒星们的其间一种特别归宿。跟着恒星核聚变的燃料殆尽,质量小一些的内部崩塌成白矮星,质量大一些的则会崩塌成中子星或黑洞。

依据爱因斯坦引力场方程的核算,假如很多物质集中于空间一点,奇点周围会构成时空歪曲的“视界”,一旦进入这个界面,连光子也无法逃逸,故而称为“黑洞”。

黑洞自身虽无光,但很多弥散物质被吸附在黑洞周围滚动,构成一个发光的盘状结构。一旦天体进入吸积盘的规模,就开端被黑洞吞噬。

而沿着这个“吸积盘”中轴线的上下两端上,科学家们还发现了奥秘的黑洞“光冕”,与太阳的“日冕”类似,是一团细密的超高温等离子体。

《天然》封面论文《天然》封面论文

正如封面图片所描绘的,黑洞吞噬恒星的进程以“双星共舞”的方式打开。恒星或白矮星围绕着黑洞旋转,物质不断被吸收,释放出巨大的引力波和能量,高速等离子喷流从黑洞中逃逸而出,构成亮堂的光柱。

也就是说,黑洞尽管如贪吃般吞食全部,却不能吃得干干净净,总是“打嗝”,给天文学家留下能够研讨的头绪。

“黑洞”中的水滴声

2018年3月6日,坐落智利安第斯山脉托洛洛山顶的两台“全天主动超新星查找项目”望远镜捕收成了一个编号为ASASSN-18ey的光学信号。5天后,国际空间站上搭载的全天X射线图画监视器(MAXI)捕捉到了一个编号为MAXI J1820+070的X射线源。两相比对后,天文学家们开始断定这两个信号来自同一个正在吞噬天体的黑洞,构成一个黑洞双系统。

值得一提的是,该信号源非常亮堂,约在3260光年之外,这已经是现在人类发现的黑洞双系统中距离地球最近的。

音讯揭露后,国际规模内十数台地上望远镜和空间设备瞄准信号源,接纳剖析不同频段的数据。其间就包含相同坐落国际空间站上的中子星内部组成勘探器(NICER)。该载荷针对中子星周围的极点引力、电磁场和核物理学规划,专门勘探极点高密度和高压下的美妙物质状况,因此也适用于黑洞的观测。

为了了解勘探器的工作方式,你能够幻想一个“乌黑的山洞”中的水滴。你先听到水滴声,再听到水滴声反弹到洞壁上的回声。水滴声和回声间的距离越长,山洞的巨细就越大。

关于黑洞而言,“水滴声”就是从光冕中射出的X射线光子,而“回声”就是光冕与吸积盘内缘相互作用后二次射出的X射线光子。

黑洞“吃星星”后吸积盘和光冕发作的改变

勘探器由52对X射线收集器组成,能够记载单个X涉嫌光子抵达的时刻和能量,时刻分辨率到达100纳秒以内,比美国国家航空航天局(NASA)的上一代最准确的X射线计时器快上25倍。

正因如此,这个美、英、荷、日联合团队才能够捕捉到黑洞瞬变进程中X射线光谱的奇妙改变:在吃下星星后,黑洞的吸积盘巨细坚持得适当安稳,光冕的尺度却缩短了。

这与此前猜测的一种“吸积盘切断模型“相左。此前,一些科学家们估测黑洞吃星星时吸积回旋扭转转速度变快,然后缩短。现在,高精度的X射线勘探器描绘了不同的图景。不过,为了扫除个例的特别性,这种新的描绘模型需要更多的事例查验。

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