天文學家捕捉到神秘黑洞耀斑:或光冕噴射所致

  北京時間10月30日消息,據國外媒體報道,加拿大聖瑪麗大學天文學家借助美國宇航局斯威夫特天文台和核光譜望遠鏡陣列觀測到一個來自超大質量黑洞的耀斑,這個超大質量黑洞距離地球約3.24億光年。天文學家近日研究發現,耀斑的形成應該是由光冕噴射所造成,但是光冕位移的具體細節還有待進一步研究。

  從圖中可以看出,光冕能產生黑洞周圍的X射線耀斑。光冕(圖中紫色標記部分)向內聚集(左),慢慢變得明亮,然後從黑洞中發射出去(中和右)。目前,天文學家尚不清楚光冕為何發生位移,但可以確定的是這一過程導致了X射線光變亮。

  黑洞能發出巨大的能量脈衝,然而,產生這種現象的原因,一直以來都是個謎。研究人員借助美國宇航局斯威夫特天文台和核光譜望遠鏡陣列,首次觀測到一個超大質量黑洞的耀斑,耀斑的形成原因是光冕噴射。光冕是黑洞周圍一個神秘的高能粒子源,能夠產生X射線。超大質量黑洞本身並不發光,但它周圍常常有發光的熱吸積盤環繞。黑洞的引力將環繞的氣體吞噬,從而加熱氣體並導致其發出不同的光。黑洞附近的另一輻射源是光冕,光冕由高能粒子組成,能產生X射線光。然而,天文學家尚不清楚有關光冕產生的具體細節,及其形成過程。

  過去,天文學家曾觀測到黑洞耀斑,但是有關耀斑成因一無所知。如今,研究人員首次研究發現,一個超大質量黑洞的耀斑是由光冕引起。這是一幅超大質量黑洞的藝術概念圖

  天文學家認為,光冕有兩種可能的結構。“燈柱”模型理論認為,光冕是一種密集光源,類似燈泡,沿黑洞旋轉軸分佈於黑洞上下兩端。另外一種模型理論認為,光冕廣泛擴散,像黑洞周圍的大塊雲,或像“三明治”中的麵包片一樣緊緊包住周圍的吸積盤。

  美國宇航局的最新觀測數據則偏向支持“燈柱”模型理論,並且詳細展示了燈泡一樣的光冕是如何移動的。聖瑪麗大學科學家丹-威爾金斯表示:“這是我們首次觀測到這一耀斑現象,並能將光冕噴射與耀斑聯繫起來。它將有助我們瞭解,超大質量黑洞是如何為宇宙中的明亮天體提供能量。”

  該項觀測始於斯威夫特天文台捕捉到一個來自超大質量黑洞的耀斑,這個超大質量黑洞名為“馬卡良335”,位于飛馬座方向上,距離地球約3.24億光年,曾是銀河系中心最明亮的X射線源之一。

  斯威夫特天文台最初是用來監視天空,搜索宇宙中的X射線和伽馬射線爆。研究項目負責人盧傑-伽羅稱:“2007年發生過一件很奇怪的事情,‘馬卡良335’的亮度減退了30倍。”自2007年以來,摩海德州立大學天文學家德克-格魯普就利用斯威夫特天文台,對這個黑洞進行定期監控觀測。
  2014年9月,斯威夫特天文台在巨大的耀斑中發現了“馬卡良335”,八天後,核光譜望遠鏡陣列的X射線觀察儀對準該觀測目標,見證了耀斑事件的後半部分。經過一番仔細的數據分析,天文學家意識到,他們觀測到的是黑洞光冕的噴射以及最後坍塌。威爾金解釋說:“光冕先向內聚集,然後像噴氣式飛機一樣向外噴射。目前,我們仍不清楚黑洞內的光冕噴射是如何形成的,不過我們猜測,在黑洞光冕坍塌前正慢慢形成噴射基礎。”

  光冕能快速移動。研究人員發現,這次與“馬卡良335”有關的光冕移動速度約為光速的百分之二十。首席研究員菲奧娜-哈里森表示:“一直以來,我們稱之為光冕的X射線源的本質都是一個謎。但是,這次能夠觀測到這一戲劇性變化,令我們對其大小和結構的瞭解有了頭緒。”許多其它有關黑洞的難題仍然存在,比如,天文學家首先想瞭解是什麼引起光冕噴射。(彬彬)




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