我国科学家发现黑洞相对论喷流实证,物质远离黑洞的速度接近光速

我们都知道黑洞的引力非常强,在黑洞的视界边缘,连速度高达每秒30万公里的光都无法逃脱,只能被黑洞吸入其内部,但我们在观看一些黑洞的照片时,却会发现黑洞的两旁会有两道白色的云状喷流,从黑洞的周围向外笔直喷出,那么既然黑洞的引力这么强,为什么还能有物质从黑洞边缘喷出呢?

实际上凡是拥有这种云状喷流的黑洞,大都是在吸收了大量物质后才会出现,比如在有恒星伴星的黑洞附近,恒星的物质被黑洞大量吸附时,在黑洞的周围就会出现吸积盘,它以极高的速度绕黑洞中心旋转,剧烈的摩擦会使物质变成碎块,进而变成基本粒子,在黑洞的视界边缘,就连原子核也会被碰撞撕裂,而且吸积盘中大量的带电粒子会在黑洞的周围形成一个强大的磁场,强度相当于地表磁场的2千万亿倍,这使得黑洞本身成了一个“粒子加速器”,可以将一些基本粒子从黑洞的两极向外急速喷出,这就是黑洞喷流形成的原因(www.mf56.cn)。

黑洞喷流又叫“黑洞射流”或“相对论喷流”,通常黑洞射流的亮度很高,其中物质喷射的速度接近光速,据研究可达光速的99.9%,真可谓快到不可思议。

已知最著名的黑洞喷流来自于本星系群的中心星系M87星系,这个星系的核心黑洞也是第一个被拍照的黑洞,人类从它这里第1次看到了黑洞的样貌,但大部分朋友都不知道的是,这个黑洞还有极其壮观的喷流一直在向外喷出,从核心位置笔直延伸到5000光年外的地方。想一想一团物质从某个地方射出之后,一直贯穿了5000光年的时空,那么推动这团物质喷射的力量该有多么强大?

近日,我国科学家通过我国2017年6月发射的“慧眼”卫星的观测证据,给上述的理论推测提供了实证。

2018年3月,距我们大约1.13万光年处的黑洞X射线双星MAXI J1820+070突然爆发,慧眼卫星对它进行了长时间高频次的观测。来自武汉大学和中科院高能所等单位的研究人员对它收集的数据进行了分析研究,首先发现了迄今为止能量最高的低频准周期振荡(QPO)信号,为理论认为的黑洞视界附近可向外发出相对论喷流提供了实际证据。

再就是该研究团队或发现了这个黑洞喷流中一种称为“冕”的等离子体流可以逃离黑洞强引力场,以接近光速的速度向运动,并且发现了“冕”在趋向黑洞收缩的同时,也以接近光速向外运动,而冕的尺度越小,速度就越大。

上图为“慧眼”卫星观测到的黑洞喷流产生准周期调制信号的模拟图

这项成果为研究冕在黑洞吸积过程中的运动提供了重要依据。相关论文已经于今年2月15日发表在《自然·通讯》杂志上。

参考资料:

《科技日报》2月15日文章《慧眼卫星新发现!这个“冕”竟能逃离黑洞》

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