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    黑洞如何“进食”?炙热气体高速旋转坠入,无奈逃脱

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    2022-3-29 15:06:46 41 0

    黑洞的“一顿午饭”袒露了它的微小品质。

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    来自一名艺术家的黑洞概念图,它被吸积盘盘绕着。这个圆盘中的气体被加热到数百万摄氏度并向外收回X射线辐射。(图片来源:美国宇航局/霍尼韦尔Max-O数字团体/达纳·贝瑞)
    剑桥大学的一个天文学家团队,发现了一种景象:像是炙热气体在落入超大品质黑洞时的疾速旋转。这些第一次观测到的画面,显示黑洞正在吞噬一个向内旋转的圆盘中的物资,有助于弄分明这些饥饿的“深渊巨喉”的品质。
    这个微小的黑洞位于NGC3516星系的核心,NGC3516星系间隔斗极七星约1亿光年远。被黑洞弱小引力场吸入的物资,造成一个圆盘,并被加热到极端低温,使其在一个很宽频率规模内发光。

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    XMM-牛顿卫星视察到圆盘X射线忽然变强。剑桥大学的安德鲁·法比安和他的共事们,将此解释为产生在黑洞左近的X射线耀斑。法比安说,X射线耀斑有点相似于太阳耀斑,但它释放的能量强度是太阳耀斑的10万亿倍。耀斑收回的光,激起了其左近吸积盘中的铁原子,使它们以特定的频率发射出一束光子。
    法比安说:“这就好像一个盘子,被涂上了一点点亮漆。”

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    铁原子收回的光,跟着时间的推移而变动,这象征着“被涂上亮漆”的气体,正盘绕着一个十分大的物体运行。按照爱因斯坦狭义相对于论的计算标明,这个物体——黑洞——的品质在1000万到5000万太阳品质之间。
    这一钻研效果,与黑洞品质的其余预算后果统一,将颁发期近将出版的《皇家天文学会月刊》上。

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    疾速的四“年”
    XMM-牛顿卫星观测继续了大约一地利间,记载到活泼气体的周围次旋转。袒露出来的旋转半径,与地球到太阳的间隔类似,这促使法比安想象:假如本人处在旋转气体的边缘,看起来会是怎么样?因为“一年”——即旋转一周,只需求七个小时,象征着这个圆盘在以光速非常之一的速度疯狂旋转。
    假如真的处在旋转气体的边缘,法比安及其余视察者四周的天空,都将被黑洞掩盖,由于黑洞的宽度是太阳的40到200倍。这所有究竟看起来甚么模样,是很难被了解的,由于微小的引力会以奇怪的形式使光线蜿蜒。
    “这将是一个及其壮观的现象。”法比安说。
    但这类惊叹很快就将完结。由于,法比安疑心,在观测仅几天后,高亮的气体部份,就坠入了有情的黑洞。灭亡确实切时间,取决于圆盘组成物资的粘度,以及黑洞自身是不是在旋转。

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    图形辨认
    耀斑是这些超大品质黑洞四周常产生的景象。事实上,对NGC3516的观测是在三年前实现的,但比来对它的剖析暴-露了耀斑的机密。主钻研者岩泽和史制造了一幅X射线图,是从剖析数据中绘出的一张锯齿状图形。
    “眼睛很善于鉴别图形,”法比安说。

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    钻研人员留意到:受激起的铁原子,其频率产生了变动,他们将这类变动,归因于气体在旋转过程当中,有时向咱们凑近和有时又阔别咱们。这类频移被称为多普勒频移,相似于“牛吼器”的音高变动。——“牛吼器”,是一种传统乐器,手拿着线,在头边疾速旋转甩动而发声。
    除了多普勒频移以外,还有一个总体的频率偏移,由于光子从黑洞四周的引力场中逃出时,会损失一些能量。

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    多是偶尔
    虽然锯齿形图案,合乎黑洞四周气体旋转的实践揣测预期,但仅经过四个旋转周期,很难给出终究的定论。
    “我以为咱们很侥幸。由于咱们处于可下判别的临界点,”法比安说。
    钻研人员又再进行了摹拟试验,以确认他们看到的周期性变动,不是遭到某些搅扰后的随机偶尔景象。法比安说,他和他的共事对这类景象的实在性表现乐观,但有一些天文学家对此仍持保存态度。
    “人们的反映,从‘哇,真的是这样’到‘我对此不敢确定’都有。”法比安说。

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    BY: Michael Schirber
    FY: 椒椒
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