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“看见”黑洞 科学家首次观测到黑洞可见光

    北京时间1月25日消息,近日一个由日本科学家领衔的国际天文学家小组宣称,他们首次观测到从一个黑洞周围发出的暗弱可见光。事实上,只要使用一台中等口径的天文望远镜,任何人都能够亲眼目睹这道亮光。
    科学家们表示,此次观测到的亮度变化显着的这一可见光信号将有助于我们加深对于物质盘旋落入黑洞过程机制的理解。研究人员同时还公布了一段录像,呈现的是望远镜视野中观测到的来自黑洞的光芒。在一份声明中,该研究组明确表示,只要使用一台口径大约20厘米左右的望远镜,你就能够观测到这一亮光信号。

来自黑洞的可见光
    黑洞之所以被称作黑洞,就是因为它一般被认为是任何物质的穷途末路——任何物质只要进入黑洞事件边界便再也没有机会逃脱,甚至是光线也是一样。但是这些即将被黑洞吞噬的物质也并非是直接掉进黑洞的,而是会盘旋下降形成一个吸积盘。在这个吸积盘的内部,物质颗粒之间的剧烈摩擦将产生极高温度,甚至可以超过1000万摄氏度,从而发出剧烈辐射。
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这张图像展示的是位于7800光年外的黑洞天体“天鹅座V404”所发出的微弱可见光
    早在40度年前,科学家们便已经在银河系内部发现了黑洞周围存在吸积盘现象。而此前的研究已经发现这种黑洞的吸积盘对于黑洞所在的宿主星系动力学结构将会产生显着影响。举例来说,周围存在吸积盘的黑洞有时候会产生一种强大的等离子体喷流,被称作“相对论性喷流”,这种喷流以接近光速的极高速度喷出,能够穿过整个星系。这样强大的喷流有可能会对星系的演化过程产生影响。然而,这项研究的第一完成人,日本京都大学天文学家木村真理子和她的同事们指出,我们目前对于这种吸积盘结构的知识还仍然知之甚少,因为在物质向着黑洞中心盘旋下落的过程中可以有着非常复杂的行为机制。
    为了更多了解这种神秘的吸积过程,研究人员对天鹅座V404进行了研究,这是一个其中一个成员是黑洞的双星系统,其中黑洞的质量约为太阳的9倍,双星系统中另外一个成员恒星的质量则比太阳稍大一些。该双星系统距离地球大约7800光年,其中包含的这个黑洞是距离地球最近的黑洞之一。
    在经过26年的休眠沉寂之后,天文学家们在2015年探测到来自天鹅座V404的强烈X射线爆发,爆发持续了大约两周时间。来自黑洞吸积盘的剧烈活动使天鹅座V404短暂地成为可观测宇宙中最明亮的X射线爆发源。
    在这次爆发事件之后,研究人员紧接着探测到从天鹅座V404发出的可见光闪烁信号,其闪烁周期从100秒到150分钟不等。正常情况下,天文学家们会在X射线波段或γ射线波段对黑洞进行监测,而不是可见光波段。
    木村真理子指出:“我们首次发现黑洞周遭的活动可以在可见光波段以很低的亮度呈现出来。”她说:“这些发现表明,我们完全可能使用常规的光学望远镜,而不是特制的X射线或γ射线望远镜对黑洞现象进行观察。”
 
在此之前,天文学家们在X射线波段也监测到类似的闪烁现象——他们在对位于天鹰座,距离地球约3.59万光年的黑洞天体GRS 1915+105进行监测时注意到这一现象。GRS 1915+105正经历剧烈的吸积过程。基于这一观测事实,天文学家们原先认为这样的闪烁可能是由于黑洞吸积盘内部的因为快速吸积造成失稳而导致的。
闪烁信号成因的不同解释
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    在此之前,天文学家们在X射线波段也监测到类似的闪烁现象——他们在对位于天鹰座,距离地球约3.59万光年的黑洞天体GRS 1915+105进行监测时注意到这一现象。GRS 1915+105正经历剧烈的吸积过程。基于这一观测事实,天文学家们原先认为这样的闪烁可能是由于黑洞吸积盘内部的因为快速吸积造成失稳而导致的。
    然而,天鹅座V404周围吸积盘的吸积速率至少要比其他同样观测到类似闪烁现象的黑洞要低10倍以上。这就表明高吸积率可能并非造成这种闪烁现象的主要原因。
    相反,科学家们注意到不管是天鹅座V404还是GRS 1915+105,这些黑洞与它们的伴星之间通常都相隔着一段较远的距离,从而允许在其周围形成较大的吸积盘结构。在这样规模较大的吸积盘结构中,从吸积盘外侧向吸积盘内侧盘旋移动的物质可能并非“一路顺畅”,从而在此过程中产生失稳和震荡,而这一过程则恰好可以解释这些黑洞产生闪烁信号。
    科学家们表示他们希望能够开展相关课题的国际合作研究,从而加深我们对于这些极端天体本质的理解。木村真理子表示:“依托国际合作,我们能够获取位于全球26处不同地点的35台大型望远镜的光学观测数据。我们希望未来能有更多人参与到对黑洞双星的观测中来。”相关研究结果已经在本月初刊载于《自然》杂志上。

责任编辑:杨翰林

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