我们倾向于认为黑洞吞噬了它们周围的所有物质,但它们实际上可以喷出和吸入一样多的东西。有时他们看起来简直太疯狂了。

天文学家最近发现了一个离地球近10000光年的黑洞,它喷出了一波巨大的X射线。对这种喷发的测量已经给科学家们提供了迄今为止最清晰的图片,描述了黑洞爆发时的能量情况。“我们的一个大问题是,我们如何从物质流入黑洞的过程研究到物质流出的过程?

这次爆发始于2018年3月11日,并迅速将一个望远镜完全看不见的黑洞转变成了整个天空中最亮的物体之一(就X射线而言)。在国际空间站进行的全天空X射线图像(MAXI)实验中,首次发现了这个名为MAXI J1820+070的物体。在空间站上的另一个天文台,中子星内部成分探索者(NICER),在接下来的几个月里用几乎每天都能检测到这种喷发。

天文学家不仅在这段时间内测量了黑洞的亮度,而且观测到了他们所称的“光回声”——来自黑洞周围两个不同区域的X射线的时间滞后。一些光从一个叫做日冕的区域直接冲出来,这个区域由靠近黑洞的电子和其他带电粒子组成。离日冕较远并垂直于日冕的是“吸积盘”——一个较宽的气体饼,这个气体并围绕着这个黑洞旋转并逐渐被吸入其中。其他光从日冕中出来,从这个吸积盘上反射回来,之后才能到达NICER探测器。当观察到喷发时,回声之间的时间变得越来越短,这表明吸积盘和日冕之间的距离正在缩小。科学家们有证据表明这个盘的边界没有改变,所以他们得出结论,日冕本身一定变短了,因此光不必走那么远就可以到达这个盘。

这幅图显示了来自黑洞日冕(蓝色)的X射线在其吸积盘(橙色)上的回声。这些回声的时间长短有助于科学家们确定日冕随时间而缩小程度。

对日冕进行的零位校准对于科学研究特别有帮助,因为科学家认为这个区域很可能是发射强大粒子束和光(称为相对论喷射)的基础。这些喷射流以接近光速的速度飞行,可以从宇宙中的许多黑洞中发现这种喷射流。“

这项研究中的黑洞的质量大约是太阳的10倍。新的观测结果不仅能帮助天文学家理解像这样的恒星大小的黑洞,而且能帮助天文学家理解位于星系中心的巨大的“超大质量”黑洞,其质量是星系的数百万倍。这一新发现支持了一种理论,即超大质量黑洞的日冕结构被称为“灯柱模型”,即假设日冕是黑洞上下的灯泡状斑点。

天文学家希望在2017年6月发射的NICER,和其他新的天文台将在未来观察到更多的爆发,并帮助填补正在喷发的黑洞未被观察到的细节。

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