1. 首页 > 自然地理

首次探测到从黑洞后面射出的扭曲光

黑洞周围的磁力和引力环境如此极端,以至于我们应该看到光线在它周围弯曲并从黑洞后面反射回观察者——至少,根据爱因斯坦广义相对论的理论预测应该是这样的。

首次探测到从黑洞后面射出的扭曲光

现在,天文学家第一次直接探测到这种反射光,其形式为来自 8 亿光年外超大质量黑洞的 X 射线回波,位于一个名为 I Zwicky 1 (I Zw 1*) 的星系中。这最终证实了爱因斯坦的预测,并进一步阐明了宇宙中最暗的天体黑洞存在。

“进入那个黑洞的任何光都不会出来,所以我们应该看不到黑洞后面的任何东西。”斯坦福大学的天体物理学家丹·威尔金斯 (Dan Wilkins) 说,“我们能看到 [X 射线回波] 的原因是因为那个黑洞正在扭曲空间、弯曲光线并扭曲自身周围的磁场。”

首次探测到从黑洞后面射出的扭曲光

紧邻黑洞的空间有几个组成部分。这个几个组成部分中,最著名是“不归点”——事件视界,在那里即使光速也不足以达到逃逸速度。

像 I Zw 1* 这样的活跃黑洞也有一个吸积盘。这是一个巨大的扁平盘的灰尘和气体盘旋到物体,像水在排水沟中盘旋。

首次探测到从黑洞后面射出的扭曲光

由于摩擦和磁场的影响,这个磁盘变得非常热——热到电子从原子中剥离,形成磁化等离子体。

在活动黑洞的事件视界外,吸积盘的内边缘内,你会发现日冕。这是一个被认为是由黑洞磁场驱动的灼热电子区域。

首次探测到从黑洞后面射出的扭曲光

磁场变得如此扭曲,以至于它会断裂并重新连接——这一过程在太阳上会引发强大的喷发。在黑洞中,日冕就像一个同步加速器,将电子加速到如此高的能量,以至于它们在 X 射线波长中发出明亮的光芒。

威尔金斯解释说:“这个磁场被束缚,然后靠近黑洞,加热它周围的一切,并产生这些高能电子,然后继续产生 X 射线。”

首次探测到从黑洞后面射出的扭曲光

一些 X 射线光子照射吸积盘并通过光电吸收和荧光等过程进行再处理,然后重新发射——这就是所谓的混响回波,在 X 射线中被称为“反射”光谱。这种反射发射可用于绘制最接近黑洞事件视界的区域。

当威尔金斯和他的团队开始对 I Zw 1* 进行探测时,他们希望研究神秘的日冕。他们于2020年1月使用两个 X 射线天文台 NUStar 和 XMM-Newton 对该星系进行了观测。

首次探测到从黑洞后面射出的扭曲光

他们在数据中看到了预期的 X 射线耀斑,但随后他们发现了一些他们没有预料到的东西——光谱的不同部分中更小的、后来的 X 射线闪光。

威尔金斯意识到,这些反射与来自黑洞后面的反射是一致的,它们的路径被其难以置信的强大引力场弯曲,并且它们的光被放大了。

首次探测到从黑洞后面射出的扭曲光

“几年来,我一直在对这些回波如何出现在我们面前进行理论预测,”威尔金斯解释说,“我已经在我一直在发展的理论中看到了它们,所以一旦我在望远镜观测中看到它们,我就能弄清楚它们之间的联系。”

再次确认广义相对论的另一个关键预测令人欣慰,但由于其他几个原因,这一发现也令人兴奋。

首次探测到从黑洞后面射出的扭曲光

一方面,发现关于黑洞的任何新东西真的很棒。黑洞是如此棘手的宇宙野兽——隐形,而且它们周围的空间如此极端——以至于观察性研究非常具有挑战性。

这也是衡量我们已经走了多远,我们可以使用我们的仪器和我们的分析技术进行精细观察。研究人员说,黑洞科学只会变得越来越成系统,新一代望远镜将会为我们揭开黑洞更多的奥秘。

威尔金斯说:“有了这些新一代望远镜,我们目前开始从数据中获得的图像将变得更加清晰。”

声明:部分文章和图片来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除:allen585858@qq.com。本站发布此信息目的在于传播更多信息,与本网站立场无关,不保证该信息(包括但不限于文字、数据及图表)准确性、真实性、完整性等。本文地址:https://www.qiwenya.com/zrdl/9731.html

联系我们

在线咨询:点击这里给我发消息

微信号:weixin888

工作日:9:30-18:30,节假日休息