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NASA宣布发现物理进程 揭开黑洞时空之谜

科普小知识2022-04-03 07:35:51
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经典的姚变体在一秒钟内释放的能量相当于太阳在317,000年内发射的能量之和,而普通伽马射线爆发在一秒钟内释放的能量相当于太阳在30亿年内发射的光和热之和。最后,该小组检查了54个伽马射线源和234个耀斑、类星体、费米伽马射线太空望远镜、斯威夫特探测器和其他可以快速告诉科学家释放了多少喷流的观测平台。通过对无线电波和x光的观察,科学家们可以确定每个喷流中粒子的加速度。通过分析每种天体的喷射特性,研究人员发现伽马射线爆发和耀斑变异有着相同的联系。

巴尔的摩太空望远镜科学研究所的博士后研究员艾琳·迈耶(Eileen Meyer)认为,有一种解释认为,黑洞喷射物质在一定的质量范围内具有普遍性,从太阳质量的几倍到太阳质量的几十亿倍,都可以观察到各种类型的现象。

这一发现使科学家们意识到黑洞的活动受到同一套物理定律的限制。无论喷流的质量、年龄或亮度和能量强度是否相同,大约5%至15%的能量用于加速粒子释放伽马射线和其他形式的光。

马里兰大学的物理学副教授马科斯·格奥尔加诺普洛斯认为,这有点像一个穷人和一个百万富翁在取暖上花同样的钱。据美国宇航局首席研究员尼尔·格里尔斯说:这项研究有一个特殊的成就,它可以促进天文学家研究伽马射线和活跃星系之间的联系。过去,我们倾向于把这两个领域视为独立的研究领域。

据外国媒体报道,当一颗恒星耗尽所有燃料并结束生命时,它可能会坍缩并演化成黑洞。宇宙中的超大质量黑洞的质量通常是太阳的几十亿倍,并且控制着星系的中心。目前,来自美国航天局;斯威夫特;探测器和费米伽马射线太空望远镜的最新数据表明,活跃黑洞发射的高速喷流是普遍的,无论黑洞的质量、年龄和空间环境如何,基本上是相同的。这个结果也给出了一个吸引人的提示:普通的物理过程可以应用于黑洞。

据美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究人员罗德里戈·内门说:在过去的观测中,通常黑洞产生的喷流具有相同成分的伽马射线,这在费米望远镜和雨燕探测器的观测中已经发现。

物质,如被黑洞引力捕获的气体,落入黑洞,并积累形成一个圆盘状的旋涡,在那里气体被高速旋转压缩和加热。靠近吸积盘的内边缘,也就是在视界;阈值;边缘会形成一个向外的释放点,一些物质会沿着黑洞的旋转轴产生一对方向相反的喷射流,这可以将粒子等加速到光速。伽马射线也会在这个过程中释放出来,这是一种更极端的电磁波。

美国国家航空航天局博士后站的研究员西尔万·吉里克认为,我们还不完全了解黑洞喷流加速过程是如何发生的,但是在活跃的星系中可以探测到这种喷流,其中一些已经延伸到数百万光年之外。Guiriec也是这篇研究论文的合著者。在这个过程的最后,伽马射线爆发也将产生,这是宇宙中最强大的爆发。天文学家认为,最常见的伽马射线爆发将在大质量恒星死亡和恒星黑洞诞生期间产生。当恒星坍缩形成黑洞时,当恒星外层向内收缩时,就会形成吸积盘和黑洞喷流。

在伽马射线喷流中,一些粒子的运动速度被认为达到光速的99.9%。喷射产生的伽马射线通常可以持续几秒钟。如果喷流的方向正对着我们,快速探测器和费米太空望远镜就能探测到突发的伽马风暴。为了找到更大(黑洞)质量范围内喷流的爆发趋势,科学家们正在寻找银河尺度的伽马射线喷流,它来自一些最明亮和最活跃的星系、类星体和耀斑,这些天体释放的喷流也需要指向地球。