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银河系中心黑洞为什么不活跃?

科普小知识2021-07-27 16:59:26
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美国国家航空航天局的科学家发现,在银河系中心的超大质量黑洞周围,有一个磁场可以引导气体粒子进入黑洞周围的轨道,而不是黑洞内部。长期困扰天文学家的一个问题是,银河系中心的黑洞比其他星系中心的黑洞安静,后者在消耗物质的同时发出辐射。这个新发现为解决这个问题提供了线索。

银河系中心黑洞为什么不活跃?

美国宇航局的研究人员利用安装在飞行望远镜上的远红外光电探测器绘制了磁场图,以进一步探测银河系中心黑洞周围的星际尘埃运动。像许多星系一样,在银河系中心有一个超大质量的黑洞,研究人员将其命名为人马座A *。

大多数星系的超大质量黑洞非常活跃,大量物质落入黑洞,导致它们在吞噬过程中释放高能辐射。然而奇怪的是,银河系中心的黑洞看起来相对平静。美国宇航局科学家研究了这一现象,发现人马座A*周围的磁场会将气体导向黑洞周围的轨道,而不是直接进入黑洞,从而防止黑洞“吞噬”。

“螺旋磁场将气体引导至黑洞周围的轨道,”该项研究的主要作者、美国宇航局喷气推进实验室的天体物理学家达伦·道威尔说。"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."

尽管磁场是不可见的,但它能影响带电粒子的运动,并对宇宙中物质的运动和演化产生重要影响。然而,由于磁场不能直接成像,我们仍然不能很好地理解它们的确切功能。为了绘制黑洞周围磁场的形状和强度,研究人员需要研究它们对空间中垂直于磁场排列的悬浮尘埃粒子的影响。

科学家们还使用“热层红外观测台”上的新型高分辨率机载宽带照相机(HAWC+),来探测这些尘埃粒子还发出偏振光和远红外光。索非亚是一架改装的波音747,由美国航天局和德国航天中心联合运营,携带一架反射望远镜。索非亚飞行在大气中大多数水蒸气的上方,因为水蒸气的存在阻止了一些红外信号到达地面。

作者之一,美国宇航局艾姆斯研究中心的天体物理学家琼·施梅尔茨说,这是我们第一次真正看到磁场和星际物质是如何相互作用的。她还指出,HAWC+在这项研究中发挥了至关重要的作用。

这项研究的全部结果已在2019年6月的美国天文学会年会上发表,并将在《天体物理学杂志》上发表。

人马座a,超大质量黑洞

人马座A*是银河系中心的超大质量黑洞,也是最近的超大质量黑洞。它被认为是研究黑洞物理学的最佳目标。超大质量黑洞是星系中心密度极高的区域,它们的质量可能是太阳的几十万到几十亿倍。作为强大的重力来源,超大质量黑洞不断吸收周围的尘埃和气体。

1931年,物理学家卡尔·詹斯基首次提出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400万个太阳,距离地球只有26000光年。这是宇宙中为数不多的几个黑洞之一,在那里我们可以观察到附近的物质流动。

在最初受半人马A*黑洞引力影响的物质中,不到1%的物质已经到达事件视界的边界——黑洞的边缘,无论有无返回。换句话说,这些物质中的大部分被喷射出来。因此,射手座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的超大质量黑洞一样。被捕获的物质在进入黑洞之前需要失去热量和角动量。物质的喷射使这种损失发生。