天文學傢發現 這些龐大的結構就像利用磁場供能的引擎。這是天文學傢首次首次在銀河係中心黑洞的事件視界之外探測到磁場。到目前為止 天文學傢首次銀河係中心黑洞周圍探測到磁場 - 趣味新聞網

發表日期 2015-12-17T11:54:48+08:00

    


天文學傢發現，這些龐大的結構就像利用磁場供能的引擎。這是天文學傢首次首次在銀河係中心黑洞的事件視界之外探測到磁場。



到目前為止，研究者隻能對磁場的性質和運作進行理論推測。據英國《每日郵報》報導，天文學傢首次在銀河係中心黑洞的事件視界(event horizon)之外探測到瞭磁場。這是一個突破性的發現，將為研究黑洞如何運轉提供綫索。據介紹，這是一個非常龐大的結構，有點類似利用磁場功能的發動機，能將能量轉化為輻射並噴射到數韆光年之外。

不過，直到目前為止，科學傢隻能對磁場的性質和運作進行理論推測。“理解這些磁場非常關鍵，”研究第一作者、哈佛-史密森天體物理中心的邁剋爾·約翰遜(Michael Johnson)說，“此前還沒有人能夠解決事件視界附近磁場的問題。人們對這些磁場的存在有過預測，但沒有人探測到過。”

這項新研究的數據為數十年來的理論工作提供瞭堅實的觀測基礎。事件視界是一個存在於黑洞周圍的理論邊界，沒有光或其他輻射能夠從裏麵逃逸。當任何物體太過靠近黑洞邊緣——即事件視界——時，其原子都會分離。原子核會消失在視界下方，輕得多的電子則被黑洞的密集磁場捕獲，在磁場周圍高速盤鏇。這種盤鏇運動導緻瞭光子的釋放。天文學傢利用事件視界望遠鏡(EHT)探測到瞭這一宇宙奇觀。EHT是一個全球性的無綫電望遠鏡網路，其功能是對銀河係中央的人馬座A*黑洞進行觀測，捕捉其周圍環境的清晰影象。



宇宙中存在至少三種類型的黑洞：原生黑洞是最小的黑洞，存在體積隻有原子大小，質量卻相當於一座山的原生黑洞；恆星黑洞時最常見的類型，大小是太陽的20倍以上，很可能有數十個這類黑洞散佈在銀河係內部；超大質量黑洞是位於星係中央的巨型黑洞，每一個的大小都是太陽的100萬倍以上。



研究團隊在1.3毫米波長上獲得瞭一些觀測結果，發現這一波段的光是綫性偏振的。對人馬座A來說，偏振光是由磁場周圍盤鏇的電子産生的，因此，通過這些光可以直接追蹤到磁場結構的痕跡。



天文學傢利用“事件視界望遠鏡”(EHT)探測到瞭這一奇特的宇宙奇觀。事件視界望遠鏡是一個全球性的無綫電望遠鏡網路，其功能是對銀河係中央的人馬座A*黑洞進行觀測，捕捉其周圍環境的清晰影象。EHT相當於一個地球大小的巨大望遠鏡，能提供非常詳細的細節，它能解析齣最小為15微角秒的特徵。1角秒是1度角的3600分之一，15微角秒相當於能看到月球上放置的一顆乒乓球。如此之高的解析度是有必要的，因為黑洞時宇宙中壓縮得最為緻密的物體。銀河係中央的黑洞被稱為人馬座A*，盡管它的大小相當於400萬個太陽，但其跨度隻有1200萬公裏，比太陽到水星的距離還要小。不過，由於黑洞能引起光綫扭麯，並放大事件視界，因而在天空中看起來會顯得大一些——約為50微角秒，事件視界望遠鏡能輕易捕捉到這一區域。

研究團隊在1.3毫米波長上獲得瞭一些觀測結果，發現這一波段的光是綫性偏振的。照射到地球的太陽光是綫性偏振的，這是摺射的緣故，這也是為何偏振太陽鏡能夠減少刺眼強光的原因。對人馬座A*來說，偏振光是由磁場周圍盤鏇的電子産生的，因此，通過這些光可以直接追蹤到磁場結構的痕跡。在黑洞周圍，有一個環繞其運轉的吸積盤。研究者發現，黑洞周圍有一些磁場是毫無秩序的，磁環綫雜亂無章，就像義大利麵條一樣纏繞在一起。其他區域則呈現齣齣更加平靜和有組織的狀態，這有可能是噴射活動産生的地方。他們還發現，這些磁場會在隻有15分鍾的很短時間間隔裏波動。“銀河係中心再一次證明，這個地方比我們以往想象的更加活躍，”約翰遜說，“這些磁場在這裏到處舞動。”

這些觀測來源於三個獨立的天文機構：次毫米波陣列望遠鏡和麥剋斯韋望遠鏡(都位於夏威夷的莫納剋亞山)、亞利桑那州的亞毫米波望遠鏡，以及加利福尼亞州的毫米波天文學研究用組閤陣列(Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy，簡稱CARMA)。隨著世界範圍內無綫電望遠鏡的加入，事件視界望遠鏡獲得瞭越來越多的資料，它將有望首次以更高的解析度對黑洞事件視界進行直接成像。

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