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無懼死亡 白矮星與巨大黑洞殊死搏斗 | 溫哥華教育中心
   

無懼死亡 白矮星與巨大黑洞殊死搏斗

多年來,天文學家壹直對壹個特殊的超大質量黑洞感到困惑,這個黑洞是遙遠星系中,壹個相當於壹百萬個太陽大小的龐然大物。2018年,天文學家觀察到黑洞的日冕(壹團旋轉的白熱等離子體)突然消失,幾個月後重新聚集。


現在,黑洞再次展現出世界各地天文學家聲稱從未見過的奇怪特征:等離子體噴流以接近光速叁分之壹的速度移動,黑洞邊緣的快速X射線閃光頻率穩步增加。

最終,研究人員找到了導致這種異常行為的原因。這些閃光來自壹顆白矮星,即壹顆死亡的恒星殘骸,可能在黑洞邊緣不顧危險,勇敢地旋轉,從而導致高能光的爆發。

路透社1月14日報道,研究人員稱,利用歐洲航天局的XMM-牛頓軌道X射線望遠鏡(XMM-Newton orbiting X-ray telescope)進行的觀測顯示,壹顆白矮星在繞星系的超大質量黑洞運行時,正接近無可挽回的點——即事件視界(event horizon)。

在黑洞周圍,光線不能逃脫的臨界范圍被稱為黑洞的半徑或“事件視界”。

“這可能是我們觀察到的、圍繞超大質量黑洞運行的最近物體。它非常接近黑洞的事件視界。”麻省理工學院物理學博士生、這項研究主要作者梅根‧馬斯特森(Megan Masterson)說。

這項研究於本周在馬裡蘭州舉行的美國天文學會會議上發表,並將發表在《自然》雜志上。

黑洞是密度極高的物體,引力強大到連光都無法逃脫。雖然它們巨大的引力往往會將任何離得太近的物體(如恒星、氣體和塵埃)吸進來,但研究人員表示,這顆白矮星似乎並沒有走向死亡,而是穩定地待在圍繞黑洞的軌道上。

大多數星系的核心都有壹個大黑洞。這顆白矮星所在星系距離地球約2.7億光年。

新觀測到的黑洞質量為1ES 1927+654,大約是太陽質量的壹百萬倍。銀河系中心的超大質量黑洞稱為人馬座A*,質量大約是這個黑洞的肆倍。

這顆圍繞黑洞旋轉的白矮星質量約為太陽的10%,運行速度接近光速的壹半。它壹直在充滿極高能量的黑洞周圍旋轉,並在運行時產生X射線閃光。隨著白矮星越來越靠近黑洞,軌道尺寸減小,閃光頻率變得越來越快,在兩年內從每18分鍾壹次到每7分鍾壹次,隨後趨於穩定。

研究人員估計,這顆白矮星繞黑洞運行的距離約為地球與太陽距離的5%,即略低於500萬英裡(800萬公裡)。


他們表示,白矮星的軌道之所以穩定下來,可能是因為白矮星的外層被吸入黑洞,從而產生反沖作用,阻止白矮星越過事件視界並面臨毀滅。研究人員補充說,白矮星或能夠在這次近距離接觸中幸存下來。



壹股物質流隨著壹顆白矮星(圖右下角),環繞超大質量黑洞示意圖。圖:NASA

科學家可能可以利用下壹代天文台(如NASA的激光幹涉儀空間天線,LISA)來進壹步觀察這個物體,該天文台旨在探測時空中的漣漪,即引力波。

麻省理工學院天體物理學家、研究報告共同作者艾琳‧卡拉(Erin Kara)表示:“這個結果最吸引人的地方在於,它表明物體可以繞超大質量黑洞非常近的軌道運行,因此我希望能夠在2035年利用LISA聯合探測到這些物體的X射線和引力波。”

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