1.3億光年!人類首次發現黑洞周圍神秘物體以超10%光速瘋狂運動!

2020-07-24     小花的科技屋

原標題:1.3億光年!人類首次發現黑洞周圍神秘物體以超10%光速瘋狂運動!

哈勃太空望遠鏡就像一個經驗豐富的太空探索者,不斷地帶給人類有關宇宙的驚喜。在其近30年的運行過程中,它揭示了有關宇宙膨脹、年齡、銀河系、超大質量黑洞(SMBHs)、其他恆星系統和系外行星以及太陽系行星的重要數據。

最近,一個使用哈勃望遠鏡的國際研究小組有了一個發現,這個發現非常驚人,而且完全出乎意料。在旋渦星系NGC3147的中心,他們發現了一個旋轉的薄圓盤狀氣體,它機器危險地靠近一個約有2.5億個太陽質量的黑洞。這一發現完全出乎人們的意料,因為科學家認為這個黑洞太小,周圍不可能有這樣的結構。

NGC3147距地球約1.3億光年,是一個螺旋星系,其核心是一個相對較小的SMBH(超大質量黑洞)。根據目前的天文學理論,這種大小的黑洞不應該有一個圓盤圍繞它旋轉。然而,由於該圓盤的軌道離SMBH的視界如此之近,這不僅給天文學家提供了一個檢驗愛因斯坦狹義相對論和廣義相對論理論的機會。

科學家表示,這是我們首次對一個如此接近黑洞的圓盤的詳細觀察,它離黑洞如此之近,以至於速度和引力強度正在影響光子的樣子。如果不使用相對論,我們就無法理解這些數據。

因為在像NGC3147這樣的小星系中,沒有足夠的引力捕獲物質來定期供給它們的SMBHs,以至於中間的黑洞變成了「營養不良的黑洞」。因此,它們所消耗的少量物質很可能膨脹,形成一個甜甜圈形狀的環面,而不是變平成一個薄圓盤。

因此,在ngc3147中發現一個環繞黑洞的圓盤是令人匪夷所思的,這不得不讓人人懷疑是否類似於在非常活躍的星系中心更大的SMBHs周圍或許能發現的更強大的圓盤。

科學家興奮地表示,這些觀察結果尤其令人驚訝,因為研究小組最初選擇NGC3147是用來驗證公認的星系模型。這些模型預測,當氣體被SMBHs引力捕獲時,就會形成吸積盤。當這些圓盤從黑洞的旋轉速度中獲得速度時,它們開始發出強烈的光,產生一種被稱為類星體的明亮的核。然而,一旦進入圓盤的物質減少,它就開始分解,變得更離散而模糊。

當研究小組觀察NGC3147時,他們原本預期看到一個低亮度的活躍星系,其中有一個營養不良的黑洞。但是結果卻看到了縮小了的類星體圓盤類型,我們沒有預料到它的存在,它們的亮度是物體的1000倍甚至10萬倍,這直接推翻了他們目前對非常微弱的活躍星系中氣體動力學模型的預測。

如前所述,由於這個圓盤深深嵌在黑洞的強引力場中,氣體圓盤發出的光遵循著愛因斯坦的廣義相對論。愛因斯坦的廣義相對論描述了在引力場存在下時空的曲率是如何改變的,黑洞所造成的引力場甚至可以影響光的行為,當然,這是由愛因斯坦的狹義相對論所描述的,姑且暫表不提。

根據科學家們對哈勃太空望遠鏡成像光譜儀(STIS)的觀察,研究小組確定,圓盤中的物質以超過10%的光速運動。在這種極快的速度下,盤中的物質在一邊向地球運動時似乎變亮,而在另一邊加速時變暗,這種效應被稱為相對論光束效應。

哈勃望遠鏡的觀測還顯示,這種氣體是如此深嵌在黑洞的重力井中,以至於光的波長被嚴重拉長,使它看起來更紅。有了Stis的高解析度的高解析度觀測,研究小組能夠隔離來自黑洞區域的微弱光線,並阻擋干擾光線。

而這一切都是哈勃的功勞,沒有哈勃,科學家們就無法看到這些,因為黑洞區域的光度很低。星系中恆星的亮度比原子核中的任何物體都要亮。所以,如果你從地面上觀察它,你就會被恆星的亮度所控制,而恆星的亮度掩蓋了原子核發出的微弱輻射。

研究小組希望利用這一最新發現,利用哈勃望遠鏡在低亮度黑洞周圍尋找類似的光碟。如果成功的話,這些發現將為天文學家提供更多的機會來驗證相對論的作用。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/qCHqgXMBnkjnB-0zfDms.html