2.75亿光年外,一黑洞8小时内亮度变化100倍,科学家表示 ...

2023-4-12 13:37| 发布者: 挖安琥| 查看: 124| 评论: 0

摘要: 2.75亿光年外,黑洞的亮度在8小时内变化100倍。科学家们说他们以前从未见过它。不过,人类总能想办法把不可能变为可能。由于物质在被黑洞吞噬坠落的过程中会发光,形成巨大的吸积盘,这已成为人类观测黑洞的重要手段 ...

2.75亿光年外,黑洞的亮度在8小时内变化100倍。科学家们说他们以前从未见过它。


不过,人类总能想办法把不可能变为可能。由于物质在被黑洞吞噬坠落的过程中会发光,形成巨大的吸积盘,这已成为人类观测黑洞的重要手段。诚然,我们无法直接观察到黑洞,但我们可以从吸积盘中获取大量关于黑洞的信息。这些吸积盘通常非常明亮,并伴有强大的射线,有的甚至相当于数亿个太阳释放出的X射线,非常恐怖。


有趣的是,有时,黑洞的吸积盘实际上会“熄灭”。更令人惊讶的是,熄灭的吸积盘会突然再次被点燃。


在距离我们2.75亿光年的名为ES1927+654的星系中心,有一个质量是太阳1900万倍的超大质量黑洞。与其他类似的宇宙怪兽一样,它也依靠其无与伦比的能力为整个星系提供能量,形成所谓的活动星系核。但另一方面,也让人类第一次看到了黑洞“眨眼”的现象。


这样一个奇怪的现象在2018年就被科学家们注意到了。他们在使用


全天超新星自动巡天


(ASASSN)巡视全宇宙时,在ES1927+654发现了这个黑洞星系。当时它的吸积盘释放的光度是正常的40倍,所以被ASASSN捕捉到了。


这件事立刻引起了科学家们的兴趣,他们纷纷将望远镜对准这片区域,想要观察这里究竟发生了什么。最初的观察似乎进展顺利,但渐渐地,科学家们发现了不对劲。在这次异常增亮事件发生后大约160天,活跃的星系核开始变暗。令科学家们惊奇的是,在接下来的40天里,它不仅恢复了原来的亮度,甚至几乎完全熄灭了!


麻省理工学院(MIT)物理学家ErinKara在描述这一事件时说:“在ASASSN目睹了它所经历的疯狂猛烈爆发之后,我们目睹了它的吸积盘消失了。它最终变得完全无法观测,这是我们从未见过的前。”


ES1927+654并没有停止它的表现,在接下来的几天里,它又开始变亮了。在观测到第一个耀变体后大约300天,它变得比正常亮度高20倍。


在2.75亿光年之外,这个黑洞似乎在神秘地对着我们眨眼。


Kara指出:“按照我们的推测,这样的光度变化应该只会出现在几千年甚至几百万年的时间尺度上。但是在这个天体上,我们发现它可以在一年内完成。一万年-倍光度变化,仅8小时就观察到100倍光度变化,这在以前是闻所未闻的,着实令人费解。”


智利斯里兰卡大学天体物理学家DiegoPortaliClaudioRicci也表示:“我们从未见过黑洞吸积过程中的这种变化,这东西太奇怪了,我们还以为是问题“一开始用数据。当我们确认它是真的时,当它改变时我非常兴奋,但我真的不知道我们发现了什么,我们和其他人交流过,他们没有见过这种东西。”


他们也试图解释这个现象,从黑洞吸积盘的原理说起。


我们知道黑洞的本质是一个奇点。根据万有引力定律,它的引力射程与其质量成正比。在一定范围内,所有的光都无法逃逸,这个范围称为


视界范围


,它的边界就是事件视界,也就是所谓的“不归路”.事件视界之外是黑洞的吸积盘,吸积盘的内缘是一圈


高温等离子体


(日冕)。


这个高温等离子体是一个由超高温电子组成的区域。科学家认为,黑洞的磁场就像一个同步加速器,加速电子以获得极高的动能。在这种情况下,这些电子会发出惊人的X射线。


虽然这个过程目前仅限于理论范围,但我们只能试图通过这个理论来解释1ES1927+654处黑洞光度的剧烈变化。在《天体物理学杂志通讯》发表的一篇论文中,里奇和他的同事们提出了他们的推测:可能是某种未知因素破坏了它的磁场,从而导致了光度的变化。


这个原因极有可能是来自星辰的吞噬。在被吞噬的过程中,恒星会被潮汐瓦解撕裂,然后发出耀眼的光芒,最终落入事件视界。


如果1ES1927+654的黑洞恰好在我们观测到的时间内吞噬了这样一颗恒星,那么我们观测到的现象可能确实会出现。首先,这颗恒星被潮汐瓦解并发出强烈的X射线,这是我们看到的第一次亮度激增。接下来,恒星的碎片在进入黑洞时干扰了它的磁场,导致它的磁场暂时消失,电子无法加速旋转,也没有高温等离子体。然后,在周围环境稳定下来之后,黑洞重新建立了自己的磁场,亮度再次增加。整个理论过程与我们实际观察到的基本一致。


如果这个猜测是正确的,那么我们就可以借此机会了解黑洞磁场对热等离子体区域半径的影响。“如果所有事件都发生在潮汐破坏的半径内,”卡拉说,“这意味着支撑这种热等离子体的磁场位于这个半径内。”


他们进一步推测,如果是一颗恒星造成了这种现象,那么这种潮汐瓦解应该发生在距离黑洞4光分以内,大约是太阳与地球距离的一半。


当然,这不是唯一的可能。


前面我们提到黑洞的高温等离子体区域的亮度是可以变化的,但我们总认为这需要很长时间。或许,之前的观测只是巧合,黑洞亮度的剧烈变化也可以在短时间内发生,但我们只是通过1ES1927+654才第一次观测到。


Kara表示,她认为第一种推测比较有趣,但科学事实是不以人的意志为转移的,我们只能通过更多的观察来证明。


第一个炒作确实很特别。它告诉我们,黑洞的结构可能比我们想象的要复杂,在不同的位置会发生不同的怪异事件。我们对黑洞的了解,就像从黑洞中逃逸出来的物质一样,只是冰山一角。关于黑洞,还有太多的谜团等待我们去揭开。



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