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首次探測到「打嗝」的黑洞!而這或是因為旁邊有個偷物質的「賊」

2024-03-31科學

黑洞是宇宙中最神秘的天體之一,其源自大質素恒星的衰亡。在恒星生命的最後階段,它中心產生的能量越來越少,最終因沒有足夠的力量承擔起外殼的重量,而在自身重力的作用下,導致核心迅速地收縮。直到被壓縮成一個密實的體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體——黑洞。

黑洞依靠吸收周圍的物質,以及與其他黑洞合並來不斷壯大。因此它們的周圍往往有著一種由彌散物質組成的、圍繞中心體轉動的結構——吸積盤。

重力使得盤中的物質,沿螺線被吸附至中心體。同時重力場也使得物質被壓縮,同時爆發出電磁輻射。當然,被激發出的射線頻率取決於中心體的形式。而黑洞吸積盤發出的輻射多是強烈的X射線。

不過一般來說,這種爆發其實並不頻繁。然而令人意想不到的是,最近科學家卻發現了一個每隔8.5天,就會「打嗝」一次的巨型黑洞。並且科學家估計,該黑洞的重量大約相當於5000萬個太陽。

而據說天文學家首次註意到這個巨大的黑洞是在2020年12月的某天,當時是超新星全天空自動巡天望遠鏡(ASAS-SN)發現了其吸積盤發出的長時間光線。

並且這一閃光持續了四個月,科學家認為很可能是由超大質素黑洞,將附近的一顆恒星撕成碎片而引起的。

由此,國際太空站(ISS)上的X射線望遠鏡便進行了後續觀測,使科學家記錄下了這顆黑洞的X射線數據的細微周期性變化。

望遠鏡的觀測數據表明,在這為期四個月的閃光中,存在著一種奇怪的模式,即在一個非常狹窄的X射線波段內,常常會出現細微的下降,而且是每8.5天就會出現一次。

該訊號類似於天文學家看到的軌域行星,從其宿主恒星前面穿過時,短暫阻擋宿主恒星光線的情況。但問題是,顯然沒有什麽恒星能夠阻擋來自整個星系的閃光。這似乎是黑洞在「打嗝」。

因此科學家開始猜測,在那個遙遠的星系中心超大質素黑洞,是否還可能擁有著第二個小得多的黑洞?而那個較小的黑洞還可以與它附近較大的黑洞的吸積盤,保持一定的角度執行!

顯然正如理論學家所猜測的那樣,次級黑洞在繞主黑洞執行時,會周期性地穿透主黑洞的吸積盤。而在這個過程中,它就像一只快速飛行的蜜蜂在花粉雲中嗡嗡作響一樣,不斷揚起塵埃與氣體。

上圖:遙遠星系中的一個小黑洞正在反復穿透一個更大的黑洞吸積盤。

也就是說整個事件的起因,都是由於這個小黑洞繞著大黑洞旋轉的系統中,闖入了一顆靠的太近的恒星,進而又被超大質素黑洞的巨大重力粉碎。

隨後當恒星碎片旋轉著進入黑洞時,又瞬間照亮了黑洞的吸積盤。因此在之後四個多月的時間裏,每當第二個黑洞穿透圓盤,便會噴射出一股比平時大得多的煙流,且正好被我們所發現。

此外更有趣的是,雖然這個次級黑洞是系統內兩個黑洞中較小的一個,但實際上它絕對不是微小的。甚至據科學家估計,它的重量能達到100到10000個太陽,而這一質素使它可以被歸類為中間黑洞。

同時這兩個質素相差5000倍的黑洞,也成為了迄今為止,我們發現的質素比最極端的雙星之一。而且終有一天,這顆較小的黑洞會成為系統中超大質素黑洞的「口糧」。