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超大质量黑洞周围的日冕之谜

时间:2019-10-06 12:59:49 浏览量:
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日本物理研究所(RIKEN)和JAXA的研究人员利用位于智利北部阿尔玛射电天文台(ALMA radio observatory)的观测数据,首次测量了位于一种重要活动星系中心两个特大质量黑洞附近的磁场强度。阿尔玛射电天文台由包括日本国家天文台(NAOJ)在内的一个国际财团管理。令人惊讶的是,磁场强度似乎不足以为“日冕”提供能量。日冕是那些星系中心黑洞周围观察到的过热等离子体云。人们早就知道,位于星系中心的超大质量黑洞,有时比它们的宿主星系还要亮,它们周围有过热等离子体形成的日冕,类似于太阳周围的日冕。对于黑洞来说,这些日冕可以被加热到惊人的十亿摄氏度。

长期以来人们一直认为日冕像太阳一样是由磁场能量加热的。然而这些磁场从来没有在黑洞周围被测量过,留下了关于确切机制的不确定性。在2014年的一篇论文中,该研究小组预测,黑洞周围等离子体中的电子会发出一种特殊的光,称为同步辐射,因为它们与日冕中的磁力一起存在。具体地说,这种辐射将在无线波段,即波长长、频率低的电磁波。小组开始测量这些区域。他们决定研究两个“附近”的数据,用天文学术语来说,就是活动星系核:IC 4329A,大约2亿光年远;NGC 985,大约5.8亿光年远。他们首先使用智利的阿尔玛天文台进行测量。

超大质量黑洞周围的日冕之谜超大质量黑洞周围的日冕之谜

这张计算机模拟图像显示了一个位于星系中心的超大质量黑洞。中间黑色区域代表黑洞活动视界,在那里没有光可以逃脱大质量物体的引力。黑洞强大的引力扭曲了它周围的空间,就像游乐场的镜子。当恒星掠过黑洞时,背景恒星发出的光被拉伸和涂抹。图片:NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI)

然后将测量结果与美国的VLA天文台和澳大利亚的ATCA天文台进行比较,这两个天文台测量的频带略有不同。研究小组发现,除了黑洞喷射出的“喷流”之外,同步加速器辐射还会产生过量的无线电辐射。通过观察,研究小组推断日冕的大小约为40史瓦西半径(Schwarzschild radii),这是一个连光都无法逃逸的黑洞的半径,强度约为10高斯(gauss),这个数字比地球表面的磁场大一些,但比典型冰箱磁铁发出的磁场小很多。

令人惊讶的是这篇发表在《天体物理学》(Astrophysical Journal)上的论文第一作者井上良之(Yoshiyuki Inoue)说:尽管我们证实了日冕发出的无线电同步辐射,但结果是测量到的磁场太弱,不足以驱动这些黑洞周围日冕的强烈加热,在两个星系中都观察到了同样的现象,这意味着这可能是一个普遍现象。展望未来,该小组计划寻找伴随无线电辐射的强伽马射线的迹象,以进一步了解超大质量黑洞附近环境中正在发生的事情。

编辑:时雨
关键词: 黑洞日冕
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