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银河系中心黑洞为什么不活跃?强磁场在发挥作用

2019-6-21 8:20:23来源:作者:任天责编:孤城评论:

北京时间6月21日消息,美国国家航空航天局(NASA)的科学家发现,在我们的银河系中心的超大质量黑洞周围,存在一个能够引导气体粒子进入黑洞周围轨道,而不是进入黑洞内部的磁场。长期以来令天文学家困惑的一个问题是,银河系中心的黑洞比其他星系中心的黑洞更“安静”,后者会在吞噬物质的同时发出辐射。这项新发现为解决这一问题提供了线索。

NASA的研究人员利用安装在飞行望远镜上的远红外光探测器绘制出了这片磁场,以进一步探测银河系中心黑洞周围的星际尘埃运动。和许多星系一样,银河系的中心也有一个超大质量黑洞,研究人员将其命名为人马座a *(Sagittarius A*)。

大多数星系的超大质量黑洞都很活跃,有大量的物质落入黑洞内部,导致它们在吞噬过程中释放出高能辐射。然而奇怪的是,位于银河系中心的黑洞相对来说显得十分安静。NASA科学家对这一现象进行了研究,发现人马座A*周围的磁场会将气体引导到黑洞周围的轨道上,而不是直接进入黑洞,从而阻止了黑洞“进食”。

NASA研究人员通过一架特殊的飞机(如图所示,通过飞机后机身敞开的舱门可以看到望远镜)携带的望远镜观测到了人马座A*周围的磁场

“螺旋形的磁场将气体引导至黑洞周围的轨道上,”研究第一作者、NASA喷气推进实验室的天体物理学家达伦•道尔(Darren Dowell)说,“这可以解释为什么我们的黑洞是安静的,而其他黑洞是活跃的。”

磁场虽然看不见,但能够影响带电粒子的运动,对物质在宇宙中的运动和进化有着重要的影响。然而,由于磁场无法直接成像,我们还不能很好地理解它们的确切作用。为了绘制出黑洞周围磁场的形状和强度,研究人员需要研究它们对太空中漂浮的尘埃颗粒的影响,这些尘埃颗粒的排列与磁场垂直。

科学家还使用“同温层红外天文台”(SOFIA)上的新型高分辨率机载宽带相机(HAWC+)探测到,这些尘埃颗粒还会发出偏振光和远红外光。SOFIA是一架改装的波音747飞机,由NASA和德国航空航天中心(DLR)共同运营,携带一台反射望远镜。SOFIA主要在大气中大部分水蒸气的上方飞行,因为水蒸气的存在阻碍了一些红外信号到达地面。

论文作者之一、NASA艾姆斯研究中心的天体物理学家施梅尔兹(Joan Schmelz)表示,这是我们第一次真正看到磁场和星际物质如何相互作用。她还指出,HAWC+在这项研究中具有至关重要的作用。

▲银河系中心来自人马座A*的X射线闪光

这项研究的完整结果已经在2019年6月的美国天文学会年会上公布,并将在《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)上发表。

超大质量黑洞人马座A*

人马座A*是银河系的中心的一个超大质量黑洞,也是离我们最近的超大质量黑洞,被认为是研究黑洞物理的最佳目标。超大质量黑洞是星系中心密度极高的区域,其质量可能是太阳质量的数十万倍到数十亿倍。作为强大的引力源,超大质量黑洞不断吸收着周围的尘埃和气体。

物理学家卡尔·央斯基(Karl Jansky)于1931年首次提出了银河系中心存在黑洞的证据,当时他发现了来自该区域的无线电波。人马座A*的质量相当于四百万颗太阳,距离地球只有26000光年,是宇宙中为数不多我们可以观测到附近物质流动的黑洞之一。

在最初受人马座A*黑洞引力影响的物质中,只有不到1%到达了事件视界——黑洞边缘“有去无回”的边界。换句话说,这些物质绝大部分都被喷射了出去。因此,人马座A*附近物质发出的X射线非常微弱,就像附近宇宙中大多数星系中的超大质量黑洞一样。被捕获的物质需要失去热量和角动量后才能进入黑洞,物质的喷射使这种损失得以发生。

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关键词:黑洞强磁场

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