新突破!科学家首次探测到黑洞后面的光!
科学家们第一次探测到来自黑洞后面的光,它实现了爱因斯坦广义相对论的预测,这篇新的研究在当地时间7月30日发表于《自然》杂志上。
斯坦福大学天体物理学家丹·威尔金斯 (Dan Wilkins) 和他的同事们观察了一个位于距地球 8 亿光年的星系中心的超大质量黑洞释放的 X 射线。这些明亮的耀斑并不罕见,因为虽然光无法逃离黑洞,但它周围的巨大引力可以将物质加热到数百万度。这可以释放无线电波和 X 射线。有时,这种过热的物质会被快速射流(包括 X 射线和伽马射线)喷射到太空中。
但是威尔金斯注意到稍后发生的较小的 X 射线闪光,并且颜色不同——它们来自黑洞的远端。
“进入那个黑洞的任何光都不会出来,所以我们应该看不到黑洞后面的任何东西,”该研究的作者、Kavli 粒子天体物理学和宇宙学研究所的研究科学家威尔金斯说。
然而,黑洞的奇异性质实际上使观测成为可能。科学家之所以能看到这一点,是因为那个黑洞正在扭曲空间、弯曲光线并扭曲自身周围的磁场。
爱因斯坦的理论,或者说引力是物质扭曲时空的想法,随着新的天文学发现的出现,已经持续了一百年。
一些黑洞有一个日冕,或者当物质落入黑洞并被加热到极端温度时,在黑洞周围形成一圈明亮的光,这种 X 射线是科学家研究和绘制黑洞的一种方式。
当气体落入黑洞时,它可以飙升到数百万度。这种极端加热会导致电子与原子分离,从而产生磁性等离子体。黑洞强大的引力导致这个磁场在黑洞上方形成弧形并旋转直到它破裂。
这与太阳的日冕或炎热的外部大气没有什么不同。太阳表面覆盖着磁场,当它们与太阳日冕中的带电粒子相互作用时,就会形成圈和羽流。这就是为什么科学家将黑洞周围的环称为日冕。
威尔金斯说:“这个磁场被束缚,然后靠近黑洞,加热它周围的一切,并产生这些高能电子,然后继续产生 X 射线。”
在研究 X 射线耀斑时,威尔金斯发现了较小的闪光。他和他的同事们意识到更大的 X 射线耀斑正在被反射并“从圆盘的背面绕着黑洞弯曲”,使他们能够看到黑洞的远端。
观测是使用两台天基 X 射线望远镜进行的:NASA 的 NuSTAR 和欧洲航天局的 XMM-Newton。更详细的结论需要更多的观察来了解这些黑洞日冕,欧洲航天局即将推出的名为 Athena 的 X 射线天文台将于 2031 年发射,它将让科学家在更短的观察时间内获得更高分辨率的外观,同时也将会从数据中获得的图像将变得更加清晰。
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