遥远星系中的黑洞喷发

[ 录入者:Melipal | 时间:2016-03-05 19:43:59 | 作者:Melipal 译 | 来源:NASA | 浏览:1960次 ]

原文标题:Blast From Black Hole in a Galaxy Far, Far Away

作者:Molly Porter, Megan Watzke    原文来自:NASA   Posted: 2016. 2. 3

编译:Melipal   审校:Linq (编译版权所有,未经许可请勿转载。)

《星球大战》系列拥有虚构的“死星”,可以向宇宙中射出强劲的辐射束。但是宇宙却往往可以产生超越科幻构想的现象。

绘架A星系就是这样一个让人印象深刻的天体。这个星系距离地球有将近5亿光年,它的中心拥有一个特大质量黑洞。当物质螺旋落向黑洞视界(也就是下落物质无法返回的界限)时,会释放出大量的引力能。这些能量形成了一道庞大的粒子束(也就是喷流),它以接近光速的速度冲入星系际空间。

为了获得这道喷流的图像,在过去的15年里,科学家多次使用NASA的钱德拉X射线天文台进行观测。在这张新的合成图中,钱德拉的数据(以蓝色表示)与澳大利亚望远镜致密阵的射电数据(以红色表示)结合了起来。

射电星系绘架A。大图请点击(图片提供:X射线:NASA/CXC/Univ. of Hertfordshire/M. Hardcastle et al.;射电:CSIRO/ATNF/ATCA)

通过研究X射线与射电波段所见的结构细节,科学家希望能更深入地了解这种庞大的准直性喷发现象。

绘架A(右侧)的喷流是此类结构中距离我们最近的一个。它在超过30万光年的距离上表现出了持续的X射线辐射。作为比较,整个银河系的直径大约是10万光年。由于这个星系相对较近,而且钱德拉望远镜有能力获取详尽的X射线影像,科学家可以审视喷流中的细节特征,并检验X射线辐射的理论。

除了图中指向右侧的突出喷流之外,研究者还报告称,他们发现了另一条指向相反方向的喷流,也就是“反向喷流”。虽然先前也有人报告称发现了这条反向喷流的试探性证据,不过钱德拉的新数据证实了它的存在。反向喷流与主喷流相比较暗的亮度可能是由于它远离地球而去的缘故。

带标注的图像标出了特大质量黑洞、喷流以及反向喷流的位置。图中还标出了一个“射电瓣”,和一个“热斑”,前者是喷流挤入周边气体的区域,而后者是由喷流尖端附近的激波产生的,类似于超音速飞机产生的音暴。

钱德拉拍摄的绘架A的X射线影像展示了一道壮观的喷流,它从星系中心的黑洞涌出,延伸了30万光年,一直指向一处明亮的热斑;此外它的反方向还存在一道反向喷流。大图请点击(图片提供:X射线:NASA/CXC/Univ. of Hertfordshire/M. Hardcastle et al.;射电:CSIRO/ATNF/ATCA)

钱德拉观测到的喷流和反向喷流的详尽特性说明,它们的X射线辐射可能是源自绕磁力线打旋的电子,这一过程叫做同步辐射。在这种情况下,电子在沿喷流向外运动的过程中必须要被持续再加速。人们并不能很好地了解这一过程是如何发生的。

研究者排除了另一种产生喷流X射线辐射的机制。在这一过程中,电子在喷流中以接近光速的速度飞离黑洞,穿过宇宙背景辐射(CMB)的海洋。CMB是大爆炸后宇宙高温阶段留下的残余。当高速运动的电子撞击一个CMB光子时,光子的能量就会被提升到X射线能段。

喷流的X射线亮度决定于电子束的功率以及背景辐射的强度。绘架A喷流与反向喷流的X射线相对亮度与CMB相关过程的预期不符,因此就有效排除了这种喷流X射线辐射模型。

一篇描述上述结果的论文发表在《皇家天文学会月刊》杂志上,可以在线阅读。论文作者包括来自英国赫福德郡(Hertfordshire)大学的马丁·哈德卡斯特尔(Martin Hardcastle)、来自澳大利亚悉尼大学的埃米尔·伦克(Emil Lenc)、来自英国布里斯托(Bristol)大学的马克·伯金肖(Mark Birkinshaw)、来自英国南安普敦(Southampton)大学的朱迪思·克罗斯顿(Judith Croston)、来自赫福德郡大学的乔安娜·古德格(Joanna Goodger)、来自马萨诸塞州麻省理工学院的赫尔曼·马歇尔(Herman Marshall)、来自佛罗里达理工学院的埃里克·帕尔曼(Eric Perlman)、来自马萨诸塞州剑桥市(Cambridge)哈佛-史密松天体物理中心的安尼塔·塞米金诺夫斯卡(Aneta Siemiginowska)、来自波兰亚杰罗尼亚(Jagiellonian)大学的卢卡斯·斯塔瓦兹(Lukasz Stawarz),以及来自布里斯托大学的戴安娜·沃拉尔(Diana Worrall)。

阿拉巴马州亨茨维尔市(Huntsville)的NASA马歇尔太空飞行中心为华盛顿的NASA科学任务理事会管理着钱德拉计划。位于马萨诸塞州剑桥市的哈佛-史密松天体物理天文台控制着钱德拉的科学和飞行操作。

点击阅读更多关于NASA钱德拉X射线天文台的信息。更多关于钱德拉的图像、多媒体以及相关资料请访问:http://www.nasa.gov/chandra

(全文完)

Tags:黑洞 喷流

责任编辑:Melipal

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