圖解:黑洞的加速膜顯示在其光曲線旁,以9小時的間隔在X射線光譜中急劇增亮。
遙遠星系中心的一個黑洞顯現的驟亮情況,天文學家們前所未見。
GSN 069星系中心的黑洞,距地約2.5億光年,每隔9小時向地球發射一束明亮的X射線。因其活躍了起來,所以總是吞噬物質。在此過程中,物質朝著奇點周圍的事件視界落下時,發光發熱,任何光或物質都無法逃逸該點。但在2018年,研究人員使用歐洲航天局(ESA)XMM-牛頓望遠鏡發現,在9小時週期的每個峰值處,GSN 069黑洞在X射線光譜上的亮度將提高約100倍。
西班牙天體生物學中心的天文學家喬凡尼·米尼蒂(Giovanni Miniutti),同時也是關於黑洞論文的著作者之一說:“這完全出乎意料。通常情況下,巨大的黑洞像蠟燭一樣閃爍,但自12月起,還是首次在GSN 069中看到如此迅速,重複的變化。”
研究人員沒有對該現象提供確切的解釋。但他們在著作中寫道,很明顯吸積盤中存在某種間隙或不穩定性,即黑洞周圍的下落物質環。他們認為,也許有關吸積盤本身的某些事物導致該物質以規則的方式掉入黑洞中,或者它附近的某種東西(也許是另一個黑洞)以週期性的方式破壞了吸積盤。
儘管天文學家從未在另一個黑洞周圍看到這樣的模式,但Miniutti和他的團隊認為,在太空其他地方發現的某些奇怪現象可能與這種模式有關。過去,天文學家也遇到過黑洞突然變亮而又不得其解。他們認為,這些增亮可能有相似的模式。
研究人員指出,GSN 069黑洞比形成銀河系核心的許多黑洞小。從某種意義上講,這9小時增亮的變化可能與黑洞旋轉的速度有關。較大的黑洞需要更多的時間來完成一個完整的旋轉,因此,如果它們有著相似的模式,則可能會持續數週或數月。而X射線天文臺很少長時間觀測單個黑洞。
研究人員不確定哪種物理現象會引起有規則的增亮。但可能是因為在非常靠近黑洞的地方形成了電子雲-由於其他一些黑洞的X射線發射不規則,天文學家已猜測過這種現象存在的可能性。
相關知識
XMM-牛頓(XMM-Newton)也被稱為高通量X射線光譜任務和X射線多鏡任務,是由歐洲航天局於1999年12月在Ariane 5火箭上發射的X射線太空天文臺。 這是ESA Horizon 2000計劃的第二個基石任務。
圖解:XMM-牛頓衛星的模型
以物理學家和天文學家艾薩克·牛頓爵士的名字命名,該航天器的任務是研究星際X射線源,執行窄範圍和寬範圍光譜以及對X射線和光學波長(可見光和紫外線)進行首次同時成像。
吸積盤是一種由彌散物質組成的、圍繞中心體轉動的結構(常見於繞恆星運動的盤狀結構)。比較典型的中心體有年輕的恆星、原恆星(protostar)、白矮星、中子星以及黑洞。在中心天體引力的作用下,其周圍的氣體會落向中心天體。假如氣體的角動量足夠的大,以致在其落向中心天體的某個位置處,其離心力能夠跟中心天體的引力相抗衡,那麼,一個類似於盤狀的結構就會形成,這種結構就叫做“吸積盤”。
圖解:X射線雙星系統中的巨星-吸積盤示意圖
在吸積盤中,物質通過較差轉動及粘滯向外傳遞角動量。在這個過程中,氣體所攜帶的引力能得到釋放。這些釋放的引力能會加熱吸積盤中的氣體,導致氣體向外輻射。計算表明,氣體輻射的主要頻率(或氣體的溫度)與中心天體的品質有關。若中心天體為年輕的恆星或者原恆星,那麼吸積盤輻射多半處於紅外區,而中子星及黑洞產生的吸積盤的輻射多半處於光譜的X-射線區域。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. Rafi Letzter- Amber -livescience