两个黑洞,一堂课

[ 录入者:zhoumeichun | 时间:2008-10-27 13:32:45 | 作者: | 来源: | 浏览:2336次 ]

原文标题:Two Black Holes Teach Astronomers a Lesson

作者:Francis Reddy   原文来自:NASA   Posted: 2008. 10. 15

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

对两个都含有恒星 级黑洞的 不同系 统的 观测告诉天文学家,他们现在了解了多少东西。使用欧洲N南方天文台甚大望远镜与NASA的 罗西X射线时变探测器进行的 协调观测揭示出高能耀发之前时刻光学亮度上惊人的 突降。

两个系 统分别是雨燕J1753.5-0127与GX 339-4,其中前者是NASA的 雨燕卫星 发现的 。两者中都有一个黑洞与一颗正常恒星 相隔几百万英里相互绕转。这还不足水星 与太阳间距的 百分之十。

283365main_2blackholes_microquasar2_HI.jpg

图中描绘的 是GX 339-4,这是一个典型的 微类星 体。黑洞环绕老年恒星 运行,后者向前者提供物质。黑洞以致密喷流的 形式抛射部分气体的 机制仍旧未知。大图请点击(图片提供:ESO/Poshak Gandhi)

由于系 统中的 正常恒星 已经演化成了膨胀的 巨星 ,会有物质流流向黑洞,并在其周围形成热气体盘。当物质与所谓的 吸积盘撞击时,会被加热到几百万度。在黑洞附近,盘中强大的 星 际磁场将物质加速成致密的 喷流,从黑洞两侧相对的 地方流出。

如果觉得这听起来很熟悉,这就对了。类似的 过程发生在活动星 系 核与类星 体中,那里吞食物质的 黑洞质量相当于几百万个太阳。来自活动星 系 核的 喷流可能会延伸几万光年。由于不论黑洞大小,该过程都是相同的 ,天文学家将雨燕J1753.5-0127与GX 339-4这样的 系 统归为“微类星 体”。

天文学家并没有完全了解黑洞产生喷流的 机制,因此他们研究附近的 微类星 体来仔细探察微缩版的 过程。马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的 Richard Mushotzky说:“微类星 体不仅距离我们更近,而且变化更为迅速。在类星 体中1年的 变化在这些系 统中只要几分钟的 时间,甚至更少。”

加纳利群岛天体物理中心的 小组成员Martin Durant说:“雨燕J1753.5-0127的 轨道周期只有3.2小时,是类似黑洞中已知最为迅速的 一个”。而作为比较,GX 339-4的 周期是大约1.7天。他指出:“不过这两个系 统的 X射线特性还是很类似的 。”

天文学家之前认为,对应温度较低的 可见光辐射来自黑洞吸积盘之外很远的 地方,很少能反映主要的 活动。Durant说:“我们错了,这些系 统证明了这一点。可见光与X射线辐射有着内在的 联系 ,也许是通过同样的 强磁场,正是磁场将物质抛入长达几光年的 喷流中。”

282905main_2blackholes_flickering_ss_226.jpg

这张动画表现了GX 399-4迅速的 光变,这是由欧南台甚大望远镜的 ULTRACAM探测到的 。插图是系 统的 实际图象。GIF动画请点击(图片提供:ESO)

为了研究这些系 统,一个由日本RIKEN理化研究所的 Poshak Gandhi领导的 国际小组使用两台不同的 设备同时观测它们,其中一台位于地面,另一台则在太空。欧洲南方天文台甚大望远镜安装的 高速照相机ULTRACAM捕获了可见光的 变化。ULTRACAM每秒最多可以拍摄20张照片。

NASA的 罗西X射线时变探测器记录了X射线的 变化。这颗卫星 可以记录下百万分之一秒内发生的 X射线辐射改变。Durant说:“由于可以高速读取,并协调NASA的 卫星 以及欧南台最大的 望远镜,我们有了独特的 机会来探究这些系 统中发生的 事情。”

数据表明,当X射线辐射出现大的 尖峰之前,光学波段一般会下降,这意味着两种辐射是密切联系 的 。Gandhi总结道:“X射线与可见光辐射的 快速变化必然有着共同的 起源,而且距离黑洞本身非常近。在混乱波动中发现这一模式很酷,它给了我们了解内在物理的 新机会。”

密歇根大学的 小组成员Jon Miller说:“强磁场是支配性物理过程的 最佳候选者。”磁场可以吸收黑洞附近释放的 能量并将其存储。能量要么以辐射数百万度X射线的 气体形式释放,要么作为接近光速的 带电粒子流释放。黑洞如何在这两种形式间分配能量,取决于天文学家观测到的 X射线与光学辐射变化的 特征方式。

Mushotzky说:“这类研究正在测绘黑洞周围的 吸积盘。现在,天文学家并不清楚那里发生了什么。”

更多链接

欧洲南方天文台的 新闻:http://www.eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2008/pr-36-08.html
小组关于GX 339-4的 论文:http://cosmic.riken.jp/pg/gandhi08.pdf
小组关于雨燕J1753.5-0127的 论文:http://cosmic.riken.jp/pg/durant08.pdf

(全文完)

Tags:

责任编辑:zhoumeichun

本周热点

在新窗口打开 实际大小 关闭 鼠标滚轮缩放图片

loading.