破解天文谜团：黑洞如何“能量拔河”

2009-04-08 23:50

日前，天文学家最新观测发现可以装载数十亿个太阳的超大质量黑洞在与热辐射风"拔河"时有能力调控它们的能量。

 

科学家揭示类星体GRS 1915周围的黑洞存在能量"拉锯战"

现在一项为期10年的钱德拉X射线望远镜观测结果首次揭示一颗质量是太阳14倍的黑洞的神秘现象，美国哈佛大学天体物理学家约瑟夫－尼尔逊（Joseph Nielson）说："超大质量黑洞的周围拥有数千颗恒星，这对于整个星系具有很大的推动性，因而超大质量黑洞拥有更多机会进行自调控。"

与众不同的"病态"黑洞

黑洞非常强大，物质和光线一旦被捕获就很难逃逸。但是在黑洞的周围，骤雨状的物质活跃性将形成高能量辐射--其中包括射电波和X射线--它们将向太空流失。有时这些物质和光线的流失十分混乱，有时许多能量可以引导成为聚焦喷射流，沿着黑洞辐射轴的方向喷射。

钱德拉X射线望远镜对一颗捉摸不透的微型类星体"GRS 1915"持续观测了10年，发现它周围的黑洞具有不同的14种光亮状态，其中包括一种"心跳"状态可周期释放光亮突起，就如同心脏监护器的心电图描记。天文学家观测到该黑洞系统中存在这种不同寻常的跳动状态已有20多年。

尼尔逊告诉美国太空网说："这些光亮曲线非常怪异，以至于这个黑洞被天文学家描述为‘病态'。在钱德拉X射线望远镜观测中，我们非常兴奋地发现这个黑洞的能量风和喷射流的物理基本原理。"

许多黑洞经过偶尔性的能量喷射或其他活跃性活动之后会长期保持平静，但是GRS 1915类星体的黑洞却与众不同，这个争强好胜的黑洞持续喷射能量物质已17年。

黑洞与外部增长盘的"拉锯战"

钱德拉X射线望远镜观测显示，这个黑洞的能量流不断地与热辐射风进行"拉锯战"，这些热辐射风是从黑洞周围浓密气态增长盘的热内部区域释放出来的。尼尔逊说："外部的气态增长盘实际上吸收了许多能量，并且从本质上开始蒸发。当这些能量从增长盘流出，这些辐射物质和其动量多数被黑洞吸收，使辐射风的速度达到 1000千米/秒。"

同时外部增长盘的蒸发作用将剥夺黑洞质量喷射流，并将其作为燃料，直到燃料消耗完毕，这就如同一场拉锯战，黑洞与外部增长盘彼此争夺能量物质。据悉，当外部增长盘消耗完黑洞的质量喷射流后，在黑洞中又将再次产生质量喷射流，对于其形成的原因仍是一个谜团。

科学家知道许多关于驱动热辐射风的机制原理，其中包括：热量驱动或GRS 1915类星体黑洞的X射线加热的形成因素。但是磁场也可以驱动小质量黑洞周围的辐射风，比如微型类星体的磁场。

尼尔逊强调称，在这项研究中又有新的未解之谜摆在我们的眼前--为什么微型类星体能够生成磁性驱动的辐射风，而其他的星体可生成热量驱动辐射风？目前我们仍未找到正确的答案。（悠悠/编译）