破解天文謎團：黑洞如何「能量拔河」

2009-04-08 23:50

日前，天文學家最新觀測發現可以裝載數十億個太陽的超大質量黑洞在與熱輻射風"拔河"時有能力調控它們的能量。

 

科學家揭示類星體GRS 1915週圍的黑洞存在能量"拉鋸戰"

現在一項為期10年的錢德拉X射線望遠鏡觀測結果首次揭示一顆質量是太陽14倍的黑洞的神秘現象，美國哈佛大學天體物理學家約瑟夫－尼爾遜（Joseph Nielson）說："超大質量黑洞的周圍擁有數千顆恆星，這對於整個星系具有很大的推動性，因而超大質量黑洞擁有更多機會進行自調控。"

與眾不同的"病態"黑洞

黑洞非常強大，物質和光線一旦被捕獲就很難逃逸。但是在黑洞的周圍，驟雨狀的物質活躍性將形成高能量輻射--其中包括射電波和X射線--它們將向太空流失。有時這些物質和光線的流失十分混亂，有時許多能量可以引導成為聚焦噴射流，沿著黑洞輻射軸的方向噴射。

錢德拉X射線望遠鏡對一顆捉摸不透的微型類星體"GRS 1915"持續觀測了10年，發現它周圍的黑洞具有不同的14種光亮狀態，其中包括一種"心跳"狀態可週期釋放光亮突起，就如同心臟監護器的心電圖描記。天文學家觀測到該黑洞系統中存在這種不同尋常的跳動狀態已有20多年。

尼爾遜告訴美國太空網說："這些光亮曲線非常怪異，以至於這個黑洞被天文學家描述為‘病態'。在錢德拉X射線望遠鏡觀測中，我們非常興奮地發現這個黑洞的能量風和噴射流的物理基本原理。"

許多黑洞經過偶爾性的能量噴射或其他活躍性活動之後會長期保持平靜，但是GRS 1915類星體的黑洞卻與眾不同，這個爭強好勝的黑洞持續噴射能量物質已17年。

黑洞與外部增長盤的"拉鋸戰"

錢德拉X射線望遠鏡觀測顯示，這個黑洞的能量流不斷地與熱輻射風進行"拉鋸戰"，這些熱輻射風是從黑洞周圍濃密氣態增長盤的熱內部區域釋放出來的。尼爾遜說："外部的氣態增長盤實際上吸收了許多能量，並且從本質上開始蒸發。當這些能量從增長盤流出，這些輻射物質和其動量多數被黑洞吸收，使輻射風的速度達到 1000千米/秒。"

同時外部增長盤的蒸發作用將剝奪黑洞質量噴射流，並將其作為燃料，直到燃料消耗完畢，這就如同一場拉鋸戰，黑洞與外部增長盤彼此爭奪能量物質。據悉，當外部增長盤消耗完黑洞的質量噴射流後，在黑洞中又將再次產生質量噴射流，對於其形成的原因仍是一個謎團。

科學家知道許多關於驅動熱輻射風的機制原理，其中包括：熱量驅動或GRS 1915類星體黑洞的X射線加熱的形成因素。但是磁場也可以驅動小質量黑洞周圍的輻射風，比如微型類星體的磁場。

尼爾遜強調稱，在這項研究中又有新的未解之謎擺在我們的眼前--為什麼微型類星體能夠生成磁性驅動的輻射風，而其他的星體可生成熱量驅動輻射風？目前我們仍未找到正確的答案。（悠悠/編譯）