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首次探测到「打嗝」的黑洞!而这或是因为旁边有个偷物质的「贼」

2024-03-31科学

黑洞是宇宙中最神秘的天体之一,其源自大质量恒星的衰亡。在恒星生命的最后阶段,它中心产生的能量越来越少,最终因没有足够的力量承担起外壳的重量,而在自身引力的作用下,导致核心迅速地收缩。直到被压缩成一个密实的体积接近无限小、密度几乎无限大的星体——黑洞。

黑洞依靠吸收周围的物质,以及与其他黑洞合并来不断壮大。因此它们的周围往往有着一种由弥散物质组成的、围绕中心体转动的结构——吸积盘。

重力使得盘中的物质,沿螺线被吸附至中心体。同时引力场也使得物质被压缩,同时爆发出电磁辐射。当然,被激发出的射线频率取决于中心体的形式。而黑洞吸积盘发出的辐射多是强烈的X射线。

不过一般来说,这种爆发其实并不频繁。然而令人意想不到的是,最近科学家却发现了一个每隔8.5天,就会「打嗝」一次的巨型黑洞。并且科学家估计,该黑洞的重量大约相当于5000万个太阳。

而据说天文学家首次注意到这个巨大的黑洞是在2020年12月的某天,当时是超新星全天空自动巡天望远镜(ASAS-SN)发现了其吸积盘发出的长时间光线。

并且这一闪光持续了四个月,科学家认为很可能是由超大质量黑洞,将附近的一颗恒星撕成碎片而引起的。

由此,国际空间站(ISS)上的X射线望远镜便进行了后续观测,使科学家记录下了这颗黑洞的X射线数据的细微周期性变化。

望远镜的观测数据表明,在这为期四个月的闪光中,存在着一种奇怪的模式,即在一个非常狭窄的X射线波段内,常常会出现细微的下降,而且是每8.5天就会出现一次。

该信号类似于天文学家看到的轨道行星,从其宿主恒星前面穿过时,短暂阻挡宿主恒星光线的情况。但问题是,显然没有什么恒星能够阻挡来自整个星系的闪光。这似乎是黑洞在「打嗝」。

因此科学家开始猜测,在那个遥远的星系中心超大质量黑洞,是否还可能拥有着第二个小得多的黑洞?而那个较小的黑洞还可以与它附近较大的黑洞的吸积盘,保持一定的角度运行!

显然正如理论学家所猜测的那样,次级黑洞在绕主黑洞运行时,会周期性地穿透主黑洞的吸积盘。而在这个过程中,它就像一只快速飞行的蜜蜂在花粉云中嗡嗡作响一样,不断扬起尘埃与气体。

上图:遥远星系中的一个小黑洞正在反复穿透一个更大的黑洞吸积盘。

也就是说整个事件的起因,都是由于这个小黑洞绕着大黑洞旋转的系统中,闯入了一颗靠的太近的恒星,进而又被超大质量黑洞的巨大引力粉碎。

随后当恒星碎片旋转着进入黑洞时,又瞬间照亮了黑洞的吸积盘。因此在之后四个多月的时间里,每当第二个黑洞穿透圆盘,便会喷射出一股比平时大得多的烟流,且正好被我们所发现。

此外更有趣的是,虽然这个次级黑洞是系统内两个黑洞中较小的一个,但实际上它绝对不是微小的。甚至据科学家估计,它的重量能达到100到10000个太阳,而这一质量使它可以被归类为中间黑洞。

同时这两个质量相差5000倍的黑洞,也成为了迄今为止,我们发现的质量比最极端的双星之一。而且终有一天,这颗较小的黑洞会成为系统中超大质量黑洞的「口粮」。