巨大又贪婪:回顾2019年度之最——7个金属的黑洞发现

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这是一个对黑洞来说非常重要的年份。随着地球上的人们拥有了有史以来的第一张黑洞照片,这些令人迷惑的怪兽终于在4月份显示出了真面目。天文学家们使用事件视界望远镜最终为黑洞的存在提供了实物证据。位于M87星系,这一质量比太阳大65亿倍的黑洞展示了它闪光的,红色且发热的壮观景象。

科学家们借助更强大的望远镜和先进科技,得到了这些意外的发现,同时,他们也回答了旧的问题并且提出了新的问题。

基于这些新的观测事实,科学家们对这一点很确定:黑洞有时可以表现得很奇怪。在黑洞周的庆祝会上,我们简要回顾一些今年观测到的最古怪的,最不同寻常的行为,包括饥饿的黑洞,迷惑恒星使之围绕他们旋转的黑洞,还有其他一些相关的古怪行为。

美国国家科学基金会天文科学部项目主任乔·佩谢博士,解释了我们对黑洞更多的了解是如何在过去的几十年里,得到史无前例并且通常令人困惑的观测结果的。

“我们打开了一个新的观测领域,”佩谢告诉天文在线。“我们正看见之前从未见过的,因此我们也有了更多的问题。”

图解:正在吞噬恒星的黑洞 图源:businessinsider

7.我们所处星系的黑洞可能正变得更加饥饿

我们从离地球不太远的一个黑洞出发,它位于距离银河系中心仅26,000光年的地方。5月13日,天文学家们观测到这一黑洞周围的区域亮度是之前最亮时的两倍。

亮度的突然猛增显示,许多星际气体和尘埃掉入了黑洞的中心,并被其消耗了,量如此之多,世所罕见。这使得我们银河系的黑洞得到了一个不好的名声,它在变得更加饥饿。

尽管如此,我们仍需更多的观测数据来证明,这到底是一次偶然事件还是说,银河系中心的黑洞实际上正在扩大胃口为了吞噬更多的宇宙物质。

围绕在超级黑洞附近的尘埃和气体之环几乎延展了一千光年

6.一个非常,非常大的超级黑洞

我们已经知道超级黑洞都很大,但在8月份,在南智利使用阿塔卡玛大型毫米波天线阵的天文学家们发现了它们中目前为止最大的一个。这个超级黑洞位于星系NGC 3258的中心,距离地球10亿光年左右,它的质量相当于太阳质量的22.5亿倍。

“我们不确定超级黑洞是怎么变得那么大,”佩谢说。

科学家们仍然不清楚这些巨大的黑洞到底是如何形成的,达到那样的大小需要十亿年不到的时间。

5.早期宇宙中被隐藏的黑洞

黑洞最罕见的发现之一是,科学家团队用钱德拉X射线天文台在气体云团的后面,发现了这个神秘隐藏着的巨兽。报告说,这个黑洞在宇宙大爆炸后的不到10亿年就诞生了,现在已有接近1300亿岁。

在他们成长的早期阶段,黑洞吸收周围的物质以获取养分时,浓密的气体不断形成,黑洞一般隐藏在那团气体之后。这些气体云使得观察成长中的黑洞变得更加困难,所以得到一个隐藏黑洞的真面貌是对致力于黑洞研究科学家们很好的奖励,这帮助他们更好地理解黑洞的形成。

4.矮星系中的小型黑洞VS有超级大型黑洞的小型星系

黑洞通常被想象为在巨大星系中心燃烧着明亮的大质量物体。但是今年的两个连续发现显示黑洞有各种尺寸,它们的宿主星系也是如此。

科学家们测量了附近的一个比他们一开始预期小40倍——质量只有太阳10,000倍的矮星系。普遍认为大小与银河系类似或比银河系大的星系中心有超级黑洞,但科学家对更小的星系中的黑洞及其是否存在了解不多。

第二个发现更是增添了疑团:一个矮星系之前在它的中心孕育一个超级黑洞。长久以来,天文学家们相信黑洞的大小与所在星系大小有关,所在星系越大,黑洞越大。但这种反常的组合——仅有银河系3%大小的星系中存在一个质量超过太阳一百万倍的黑洞,推翻了所有过去的认知。

3.宇宙物质围绕着这个黑洞晃动

观测一个距离地球8,000光年临近星系黑洞的天文学家们发现了很奇怪的事情。快速移动且灼热的星际物质喷射流从黑洞附近的区域喷射出来,几分钟之内那些喷射物就会不断晃动并且转换方向。

天文学家团队使用国家科学基地的超长基线阵列(VLBA)观测到黑洞吞噬附近恒星上的物质。那些物质围绕黑洞不断形成致密的盘状物,越靠近黑洞中心越变得炽热。黑洞的万有引力拉力如此之强大,甚而拖动周围的空间。

根据广义相对论,如黑洞这般的大质量物体可以使周围的时间和空间发生扭曲。因为黑洞的转向轴与它的伴星自转轨道不在同一平面上,进而拉动周围的时空,形成具有识别特征的晃动。

2.有严格进食计划的黑洞

如果说我们现在对黑洞有一件确定的事,那就是它们非常反复无常。但这个25亿光年之外的黑洞却不是这样,它一天“进食”三次。即使以人类的标准来看,也是一个有规律的计划。

每隔9年,这个黑洞就会享用一顿大餐——大约有1万亿兆磅重的星际物质,相当于4个月球的重量。

科学家团队首先通过从GSN 069星系爆发的比平常亮20倍的一系列X射线注意到了这种奇怪的行为。

1.这个挨饿的黑洞不再饥饿了

另一方面,低发光度的星系里的黑洞,人们通常相信是在“挨饿”的,因为他们的宿主星系缺少一种足够强的万有引力拉力去提供宇宙物质,使黑洞“大吃一顿”。

但是,在螺旋星系NGC 3147中心的黑洞,处于13亿光年外,科学家观察到它周围有一个薄的盘状物围绕旋转,类似于在异常大的星系中观察到的盘状物。

科学家们本来选择去观察这个星系是为了证明他们关于“挨饿”黑洞的理论,结果发现它的“食谱”很健康。

这证明这个黑洞毕竟没有在节食。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3.Passant Rabie-临风笛

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