據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,當(dāng)一顆恒星耗盡全部燃料結(jié)束其一生時(shí)就可能發(fā)生坍縮并演化成黑洞,宇宙中的超大質(zhì)量黑洞往往具有數(shù)十億倍太陽(yáng)質(zhì)量,統(tǒng)治著星系的中央。目前,來(lái)自美國(guó)宇航局“雨燕”探測(cè)器和費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡的最新數(shù)據(jù)研究顯示,處于活躍狀態(tài)的黑洞所噴射出的高速噴流具有普遍性,不論黑洞的質(zhì)量、年齡和空間環(huán)境如何都基本相同,該結(jié)果也提出了一個(gè)誘人的暗示:普通物理過(guò)程可適用于黑洞。
黑洞被認(rèn)為是最奇異的天體之一,諸多物理定律可能在其中失效
費(fèi)米伽馬射線與雨燕探測(cè)器對(duì)耀變體、類星體以及伽馬暴的觀測(cè)結(jié)果
根據(jù)美國(guó)宇航局戈達(dá)德空間飛行中心研究人員羅德里戈·納蒙(Rodrigo Nemmen)介紹:“在以往的觀測(cè)中,通常情況下黑洞所產(chǎn)生的噴流中有著相同組分的伽馬射線,這個(gè)現(xiàn)象在費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡和雨燕探測(cè)器的觀測(cè)中都發(fā)現(xiàn)過(guò)?!北缓诙匆λ东@的氣體等物質(zhì)落入黑洞過(guò)程中,會(huì)“堆積”形成盤狀漩渦,氣體在這里被高速旋轉(zhuǎn)壓縮、加熱。在吸積盤內(nèi)緣附近,即事件視界的“門檻”邊上會(huì)形成朝外指向的釋放點(diǎn),一些物質(zhì)就會(huì)沿著黑洞自轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生一對(duì)相反方向的噴射流,可將粒子等加速至光速,該過(guò)程中也會(huì)釋放伽馬射線,這是一種較為極端的電磁波.
來(lái)自美國(guó)宇航局博士后流動(dòng)站研究員西爾萬(wàn)·吉里耶克(Sylvain Guiriec)認(rèn)為我們還不完全了解黑洞噴流加速過(guò)程是如何發(fā)生的,但是在活躍的星系中都可以探測(cè)到這樣的噴流發(fā)生,有些噴流已經(jīng)延伸到數(shù)百萬(wàn)光年遠(yuǎn)的空間中。吉里耶克也是本項(xiàng)研究論文的合著者。該進(jìn)程末端還會(huì)產(chǎn)生伽馬射線暴,這是宇宙中最強(qiáng)大的爆發(fā),天文學(xué)家認(rèn)為在大質(zhì)量恒星死亡和恒星級(jí)黑洞誕生的過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生最為常見(jiàn)的伽馬射線暴。當(dāng)恒星發(fā)生引力坍縮后形成黑洞,隨著恒星外層成瀑布狀向內(nèi)側(cè)縮進(jìn),就會(huì)形成吸積盤和黑洞噴流。
在伽馬射線噴流中,一些粒子的運(yùn)動(dòng)速度被認(rèn)為達(dá)到了光速的99.9%,噴流產(chǎn)生的伽馬射線通常可持續(xù)大約幾秒鐘,如果噴流的方向正好對(duì)著我們,像雨燕探測(cè)器和費(fèi)米空間望遠(yuǎn)鏡就可以探測(cè)到突然出現(xiàn)的伽馬暴。為了在較大(黑洞)質(zhì)量范圍內(nèi)尋找噴流的爆發(fā)趨勢(shì),科學(xué)家們尋找具有星系級(jí)規(guī)模的伽馬射線噴流,它們來(lái)自一些最為明亮活躍的星系、類星體和耀變體,這些天體釋放的噴流同樣也需要指向地球。
經(jīng)典的耀變體在一秒中釋放的能量相當(dāng)于太陽(yáng)在31.7萬(wàn)年發(fā)出能量總和,普通的伽馬射線暴在一秒內(nèi)釋放的能量相當(dāng)于太陽(yáng)在30億年內(nèi)發(fā)出光和熱量總和。最終,研究小組審查了54個(gè)伽馬射線源和234個(gè)耀變體、類星體,費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡、雨燕探測(cè)器以及其他觀測(cè)平臺(tái)可以迅速告訴科學(xué)家有多少噴流釋放。射電波和X射線的觀測(cè)允許科學(xué)家們確定每個(gè)噴流中粒子加速的情況,通 過(guò)分析每個(gè)類型天體的噴流性質(zhì),研究人員發(fā)現(xiàn)伽馬射線暴和耀變體存在相同的聯(lián)系。
巴爾的摩空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所博士后研究員艾琳·邁耶(Eileen Meyer)認(rèn)為有一種解釋認(rèn)為黑洞噴流物質(zhì)在一定的質(zhì)量區(qū)間上表現(xiàn)出普遍性的特點(diǎn),從數(shù)倍太陽(yáng)質(zhì)量到數(shù)十億倍太陽(yáng)質(zhì)量之間都可以觀測(cè)到類型的現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家了解到黑洞的活動(dòng)是受同一套物理規(guī)律限制,不論黑洞的質(zhì)量、年齡或者噴流的亮度和能量強(qiáng)度是否相同,大約5%至15%的能量被用于加速粒子以釋放伽馬射線和其他形式的光線。
馬里蘭大學(xué)物理系副教授Markos Georganopoulos認(rèn)為這有點(diǎn)兒像一個(gè)窮人和一個(gè)百萬(wàn)富翁在取暖支出上都是相同的。根據(jù)美國(guó)宇航局首席研究員Neil Gehrels介紹:“這項(xiàng)研究有一個(gè)特別的成果,可以促進(jìn)天文學(xué)家研究伽馬射線和活躍星系之間的聯(lián)系,而過(guò)去我們傾向于將兩者視為單獨(dú)的研究領(lǐng)域?!?/p>
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