黑洞將恆星撕成碎片 此黑洞曾爲休眠黑洞
黑洞將恆星撕成碎片，此黑洞曾爲休眠黑洞。黑洞當中有着科學家們難以想象的神祕特性，我們在研究這些宇宙奇聞的時候有必要了解一下休眠黑洞，看看黑洞是如何將恆星撕成碎片的吧。
天文學家近日發現，在一顆恆星由於過於靠近黑洞被撕碎之後，形成的碎片圓盤內部有X射線來回反彈，進而發現了一個休眠中的黑洞。他們發現這些X射線來自於碎片盤內部，即所謂的吸積盤。
超大質量黑洞Swift J1644+57位於天龍座的一個小型星系中央，距地球約38億光年，首次發現於2011年。
圖爲藝術家所繪概念圖，描繪了一顆恆星過於靠近黑洞時，被撕碎並形成吸積盤的情景。 新浪科技訊 北京時間6月27日消息，超大質量黑洞是宇宙中質量最大的天體之一，它們的巨大引力就像膠水一樣，將整個星系聯結在一起。但大部分的超大質量黑洞實際上是處於休眠狀態之中的。
但天文學家近日發現，有一個休眠中的黑洞竟然“死而復生”，並且表現得十分狂暴，將一顆離得過近的恆星撕成了碎片。
這一過程中釋放出了大量X射線，讓研究人員首次得以對休眠中的黑洞進行詳細的觀察。
通常來說，休眠中的黑洞不會發出任何光線或輻射，因爲它們沒有吞噬物質。人們只能靠這些黑洞周圍恆星的運行規律，間接地觀察到它們。
但美國馬里蘭大學和密歇根大學的天文學家近日觀察到，在超大質量黑洞Swift J1644+57周圍，有一些X射線在一堆圓盤形的廢墟周圍來回反彈。
這個超大質量黑洞位於天龍座的一個小型星系中央，距地球約38億光年。它似乎剛從休眠狀態中恢復了活力，摧毀了一顆恆星。在黑洞吞噬了這顆恆星之後，恆星剩下來的部分在黑洞周圍形成了一個吸積盤(accretion disk)，被恆星撕碎時發出的X射線所照亮。
此次研究的主要作者，馬里蘭大學的天文學家艾琳?卡拉博士(Dr Erin Kara)說道：“在發現這一現象之前，一直沒有清晰的證據說明，我們觀察到了吸積盤最靠裏面的區域。我們原本以爲這些輻射來自於朝向我們的黑洞噴流，或者位置要更偏遠些，不在中央黑洞附近。而最新的這次研究說明，我們觀察到的X射線其實非常靠近中央黑洞。”
當恆星太過靠近一個休眠的黑洞時，就會被黑洞撕碎，這種現象名叫潮汐瓦解事件(tidal disruption event)。這一事件發生時，有時會被髮出的X射線所照亮。
而周圍的碎片圈就像手電筒燈泡周圍的反射層一樣，將釋放出的輻射反射出去，並聚焦於一點。
卡拉博士指出：“大多數潮汐瓦解事件並不會釋放出這麼多的高能X射線。但到目前爲止，已經至少發生了三次這樣的事件，只不過這是第一次在高潮階段就被我們觀察到的事件。”
長時間以來，天文學家一直認爲，在潮汐瓦解事件期間，高能X射線是在黑洞外面的相對論噴流中產生的，即由黑洞噴射出的、速度接近光速的高能粒子束。
但天文學家這次卻觀察到了X射線在吸積盤內部四處反彈，爲上述假設提供了新的視角。
該研究團隊利用X射線反射測繪技術，繪製出了吸積盤的內部圖像，原理類似於利用聲波的回聲延遲時間來繪製海牀或峽谷地圖。
研究人員們通過計算得出，從吸積盤中不同區域鐵原子上反射回來的X射線信號的到達時間之間存在輕微的延遲。
卡拉博士說道：“打個比方，我們知道在大音樂廳中，聲音是如何產生回聲的。既然我們已知聲音的速度，我們就可以利用回聲的延遲狀況，計算出音樂廳的形狀。”
“用X射線繪製吸積盤內部圖像也是同理。這是一種全新的技術，目前才發展了6年時間。”
到目前爲止，天文學家對超大質量黑洞的瞭解大部分來自於目前仍在吸收和吞噬物質的活躍黑洞。但業界認爲，這些黑洞只佔到了宇宙中全部超大質量黑洞的10%。
此次研究的共同作者、馬里蘭大學的天文學家克里斯?雷諾茲教授(Chris Reynolds)說道：“弄清宇宙中全體的黑洞數量是很重要的。”
“黑洞在宇宙的演變過程中扮演了重要的地位。因此即使它們現在處於休眠狀態，它們以前也並非如此。”
“如果我們只關注活躍狀態的黑洞的話，我們獲取的樣本也許會存在很大的偏差。這些黑洞的旋轉情況和質量可能都比較接近。因此我們必須對全體黑洞進行研究，才能保證結果不出現偏差。”
“利用反射測繪技術研究潮汐瓦解事件也許能幫助我們在將來探索黑洞的旋轉情況。”
“不僅如此，我們還能對這樣的事件進行追蹤，觀察當黑洞回到休眠狀態時，吸積盤是如何停止轉動、能量是如何消散的。”
“這些狀態此前只在教科書中描述過，也許今後我們終於能親眼觀察到它們了。”
延伸閱讀：---暗能量是黑洞? 揭祕黑洞融合與引力波!
衆所周知，兩個黑洞融合是造成引力波形成的重要條件，這是目前科學家們統一的推測，那麼暗能量又怎麼會跟黑洞扯上關係呢?我們來一起看看科學家們是怎樣說的呢?
美國宇航局斯皮策空間望遠鏡拍攝的大熊座天區紅外波段圖像。最近，有科學家認爲暗物質有可能是由宇宙早期的黑洞組成的，這一理論似乎與紅外波段以及X射線波段的宇宙學觀測結果相吻合，並且能夠解釋黑洞合併時的一系列現象
在屏蔽所有已知的恆星，星系以及其他任何已知物質之後，對圖像進行增強，我們便看到了一些不規則的斑塊。這就是所謂宇宙紅外背景(CIB)，其中顏色較淺的區域代表更爲明亮的區域
綜合起來考慮，最初一批恆星產生的紅外波段輻射以及物質朝着黑洞下降過程中產生的X射線輻射將能夠解釋錢德拉與斯皮策空間望遠鏡所觀測到的CIB以及CXB斑塊不均一信號 新浪科技訊 北京時間5月26日消息，據英國《每日郵報》報道，暗物質是構成宇宙很大一部分的神祕物質成分。儘管知之甚少，但科學家們目前傾向於認爲它是一種大質量的奇異粒子組成的物質，但關於這一點，我們還沒有任何確鑿的證據能夠予以證明。
還有另外一種觀點，認爲暗物質實際上是在宇宙誕生初期就產生的黑洞組成的，也就是所謂的原初黑洞。而現在，美國宇航局的科學家們開展的一項研究表明，後一種觀點似乎與紅外波段以及X射線波段的宇宙學觀測結果相吻合，並且能夠解釋黑洞合併時的一系列現象。
美國宇航局戈達德空間飛行中心的天體物理學家亞歷山大·卡林斯基(Alexander Kashlinsky)表示：“這項研究的主要目的是將目前存在的各類觀點和實際觀測數據相互驗證，看看兩者之間是否吻合。結果我們發現這一理論與觀測的吻合度驚人的好。”他說：“如果這一理論最終被證明是正確的，那麼所有的星系，包括銀河系在內，實際上可能都是鑲嵌在一個巨大的黑洞球體包圍之中，每一個黑洞的質量都相當於大約30倍太陽質量左右。”
在2005年，卡林斯基率領一個天文學家小組，利用美國宇航局的斯皮策空間望遠鏡對一個天區的紅外波段背景進行了觀測。他們報告稱在這一紅外背景中觀測到一些亮度異常的斑塊，他們認爲這有可能是130億年前宇宙誕生初期最早的一批恆星發出的光芒。後續觀測確認，在天空的其他區域同樣能夠觀測到“宇宙紅外背景”(CIB)中類似的隱藏結構。
大約8年後，另一項研究致力於對美國宇航局錢德拉X射線望遠鏡的所謂“宇宙X射線背景”(CXB)數據進行分析，並將這一結果與同一天區的CIB紅外波段數據進行對比。
研究組發現最初一批恆星發出的主要是可見光和紫外光，由於宇宙膨脹，這些光線的波長被拉長，從而變成了紅外光，因此應該不會在X射線波段背景中產生重要的影響。
然而，低能X射線波段中顯示的異常斑塊特徵與紅外波段背景中顯示的斑塊特徵幾乎完全相同，而唯一在能級跨度上能夠涵蓋整個波長範圍的已知天體就只有黑洞。
因此，研究組得到結論認爲，早期宇宙中應當存在着大量原初黑洞，它們貢獻了宇宙紅外背景中至少1/5的紅外輻射源。
目前美國宇航局正在對這一問題進行研究，作爲阿爾法磁譜儀(AMS)和費米伽馬射線空間望遠鏡的研究對象之一。
卡林斯基表示：“這些研究正在得到越來越高的靈敏度，逐漸縮小暗物質粒子參數的各項不確定性。”他說：“搜尋暗物質的不成功讓我們對暗物質的本質可能就是原初黑洞的猜想產生了愈發濃厚的興趣。”
物理學家們此前總結出了幾條理論，能夠解釋高溫且處於迅速膨脹狀態中的早期宇宙如何能夠 在宇宙大爆炸之後的數千分之一秒內產生原初黑洞。而相關理論也顯示，宇宙的年齡越老，那麼能夠形成的黑洞質量就能越大。但由於能夠產生這類黑洞的窗口期持 續時間非常短暫——只有大爆炸之後最初的一瞬間——遠遠不到一秒鐘的時間——因此科學家們認爲原初黑洞的質量應該都差不多大，它們相互之間的質量差異會很 小。
去年9月14日，一對13億光年外的黑洞合併過程所產生的引力波信號被設在美國的“激光干涉引力波天文臺”(LIGO)觀測到。這一事件標誌着人類首次直接探測到引力波信號。
這一信號也讓LIGO的科學家們得以據此計算出這兩個黑洞中單個黑洞成員的質量——結果顯示分別爲29倍和36倍太陽質量，誤差約爲±4倍太陽質量。研究人員們認爲這樣的黑洞質量實際上大的有些讓他們意外，並且兩者間的差值也出乎意料地小。卡林斯基表示：“取決於起作用的何種機制，原初黑洞的性質可以與LIGO所探測到的這兩個黑洞非常相似。”他說：“如果我們假定事實的確如此，也就是LIGO捕捉到了發生在早期宇宙中兩個黑洞的合併信號，那麼我們就可以觀察，這件事將會對我們有關宇宙最終如何演化的認識產生什麼樣的影響。”
