最新發現!黑洞M87正在噴流!噴流速度達99%光速

超弦 發佈 2020-01-12T02:17:54+00:00

​來自M87*的射流圍繞磁場以螺旋狀運動,在X射線觀測中,研究背後的團隊發現,2012年至2017年間,觀測速度最高達到光速的6.3倍,觀測褪色超過70%。

還記得去年人類拍攝到的首張黑洞照片嗎?照片中的黑洞名為M87,距離我們相當遠!

M87也被稱為處女座A或NGC4486。它是位於處女座的超巨型橢圓星系,距離我們大約5300萬光年。M87的跨度約為24萬光年,比銀河系略大。它周圍環繞著令人難以置信的12000個球狀星團,而銀河系只有區區200個。和其他橢圓星一樣,科學家認為M87是通過合併而變得如此巨大的。

而M87*(M87星)是一個位於M87中心的超大質量黑洞(SMBH),它的質量是所有SMBH中最高的。它的質量大約是太陽的65億倍。M87*距離我們5500萬光年,它發射出一個相對論性的物質噴流,這個噴流延伸到太空中約5000光年。幾年前,哈勃望遠鏡在可見光和紅外線下拍攝到了一幅著名的噴氣式飛機的合成圖像。但現在一則發現讓這個黑洞徹底出名了!

在新研究中,科學家發現M87的黑洞正在發射以99%光速飛行的噴流,這是哈勃太空望遠鏡拍攝的從活躍星系M87噴射出的5000光年長的噴流圖像。藍色同步輻射與來自宿主星系的黃色星光形成對比。散布在圖像周圍的點不是單個恆星,而是球狀星團。

天文學家多年來一直在觀察M87*的物質噴流,其波長不同:射電、光學和x射線。現在,錢德拉的X射線觀測首次表明,這架噴氣式飛機的部分正以超過光速99%的速度移動。

1988年M87在無線電和光學上的老照片。這些射電圖像是用甚大陣列射電望遠鏡和甚長基線陣列拍攝的,可見光來自哈勃望遠鏡。麻薩諸塞州劍橋市哈佛和史密森學會天體物理中心(CfA)的拉爾夫·卡夫在一份新聞稿中說:「這是首次利用X射線數據記錄到黑洞噴流的如此極端速度。」

是什麼導致了噴流?

科學家認為,像M87這樣的黑洞在星系中心向它吸引物質。當物質接近時,它開始圍繞一個叫做吸積盤的結構中的黑洞旋轉。但這種物質最終並不一定會被吸進黑洞。其中一小部分落入黑洞,而另一部分則被彈射回太空。噴射出的物質以射流或束的形式沿磁力線運動。這些噴氣式飛機不是平滑的,也不是沒有特點的:它們呈現出具有錢德拉這樣的天文台可以看到的團塊或結的結構。

其中的兩個結是天文學家特別感興趣的。多年來他們一直用圖像來追蹤這些結的運動。它們分別距SMBH約900光年和2500光年。錢德拉天文台的X射線數據顯示,這些結以令人難以置信的速度移動,距離中心最近的結的光速是光速的6.3倍,另一個結的光速是光速的2.4倍。但那是不可能的,我們知道在目前所知的宇宙中,沒有什麼比光速更快。然而,這是真的,所以這裡肯定還有別的因素。

光速不變,但是光速也最快,這是物理學的一個牢不可破的定律,沒有什麼東西能比光速更快地移動。雖然宇宙沒有破壞物理學,但我們發現了一種叫做超光速運動的驚人現象的例子,這是科學家目前唯一的驚嘆!

真相

超光速運動包括物體的速度,以及它相對於我們視線的路徑。當一個物體,在這種情況下是物質的噴射,以接近光速和接近我們的視線的速度移動時,就會產生一種叫做超光速運動的錯覺。這是因為物質噴流本身的速度幾乎和它產生的光一樣快。由於M87*的噴氣機幾乎正對著我們,它產生了這些明顯不可能的速度。天文學家以前見過這些噴流以這樣的速度運動,但從來沒有在X射線中見過。這意味著他們從未確定這是物質團本身以99%的光速運動。

來自M87*的射流圍繞磁場以螺旋狀運動,在X射線觀測中,研究背後的團隊發現,2012年至2017年間,觀測速度最高達到光速的6.3倍,觀測褪色超過70%。這種衰退只發生在X射線中,而不是在光學和紫外波段,很可能是由於粒子在繞磁場旋轉時隨著時間的推移而失去能量造成的。這種現象被稱為同步加速器冷卻。這意味著天文學家在不同的時間看到來自同一個粒子的x射線,這意味著他們所觀察到的不可能是波,而必須是噴流中的粒子本身。

所以這是相對於我們的速度,但毫無疑問這項研究提供了迄今為止最有力的證據,證明M87*噴流中的粒子實際上正以接近宇宙速度極限的速度飛行。

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