黑洞喷流之喉

[ 录入者:zhoumeichun | 时间:2008-05-12 09:23:24 | 作者: | 来源: | 浏览:2296次 ]

原文标题:Examining the Throat of a Black-Hole Jet

作者:Alan MacRobert   原文来自:SKYtonight.com   Posted: 20068. 4. 29

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。)

黑洞的 喷流是宇宙中最为狂暴、也是最为重要的 现象之一。当物质流向黑洞时,随着它围绕黑洞螺旋落下,通常会形成极端炽热的 “吸积盘”。某些时候,虽然有着极其强大的 力将物质内拖,吸积盘的 内区却仍然会在上下表面喷射出狭窄的 物质流。典型情况是,百分之几的 内流物质最终会通过这一途径排出,而其动力来自其余部分下落物质的 能量。

BL-Lac_tall.jpg

蝎虎座BL天体内区结构的 示意图。上部喷流中的 亮斑(实际上是激波波前)在沿着螺旋磁场(浅蓝色线条)远离中央黑洞(隐藏在图中的 小黑点)向外运动时,看起来是沿螺旋线行进的 。当亮斑穿过磁场中的 驻波点(图中右上)时,就可以观测到可见光、X射线以及伽玛射线波段的 增亮。这张图片取自一段制作得很漂亮的 影片,展现了整个事件。(图片提供:A. Marscher et al. / Cosmovision)

吸积盘的 喷流可以从活动射电星 系 和类星 体的 核心向外延伸几百万光年。在我们的 银河系 中,我们还看到了从“微类星 体”喷出的 缩微喷流,这是足够多的 物质流入恒星 级质量黑洞时产生的 。

而在极限情况下,基本可以确定,它们就处在伽玛射线暴的 源头,在那里,超巨星 大质量超级致密的 旋转核心突然坍缩成了黑洞。

但它们的 运转机制是什么?这一直以来是天体物理学中最大的 谜题之一。不过近些年来,物理学家非常确定地认为,他们已经解决了这个问题。这也就是下述图景:

旋转着的 吸积盘产生了强有力的 磁场。(由于气体很热,电子从原子剥离开来,可以在附近自由地运动,因此气体的 导体——也就是等离子体,这类似于发电机转子的 铜质导体。)盘的 自转将磁力线扭曲成为紧密的 螺旋,而最为强大、缠绕最紧密的 磁场破裂松弛,从盘面内侧的 极区喷出,等离子体(由于与一切运动的 导体类似,其依附于磁力线)沿着磁力线飞出。

这是理论图景。来自活动星 系 核的 许多间接证据支持了它的 不同部分。不过现在,天文学家找到了相当好的 决定性证据。

他们所研究的 天体叫做蝎虎座BL天体,这个名字的 由来是因为,它曾经被误认为是一颗变星 。但蝎虎座BL天体是个耀变体,也就是喷流恰好直指我们视线方向的 类星 体。想想看,一个确乎庞大的 怪物朝我们张开喉咙,喊着“啊啊啊”,并抛出高能呕吐物——而我们在安全距离外观测。这次,距离是9.5亿光年。

结合X射线、可见光以及高分辨率射电观测,小组看到了绝佳的 图景:等离子体泡正从内侧喉咙的 底部咳出。他们看到,抛出物沿螺旋形的 路径向外流出,这正是与螺旋磁场理论的 预言精确相符。

研究小组领导人、波士顿大学的 Alan Marscher说:“我们所得的 是喷流最内部迄今最为清晰的 图景,这里粒子流实实在在地被加速,而我们所见的 一切都支持这样的 观点,也就是扭曲的 螺旋磁场正推动着物质。在我们认识贯穿宇宙的 非凡过程的 路途中,这是个重大的 进步。”

更多相关信息可以参考小组的 新闻网站,其中有他们关于蝎虎座BL天体活动的 动画。(网站上还有链接指向Marscher用吉他演奏的 蝎虎座BL天体颂歌——《超光速情人》。)他们的 论文发表在2008年4月24日出版的 《自然》杂志上。

(全文完)

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责任编辑:zhoumeichun

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