天文学史上第一次,科学家观察到黑洞如何旋转时空

超自然现象探索官 2024-03-13 08:07:04

尊敬的读者,感谢您在百忙之中阅读我的文章,这是对我努力的肯定,也是持续创作的动力,向您致以我最诚挚的敬意,希望能得到您的一个"关注",在此感谢!

爱因斯坦的广义相对论告诉我们,大质量物体(包括黑洞)在旋转时会涉及到周围的时空。现在天文学家不仅能够证实这一事实,而且只需通过观察天鹅座 V404 系统中的黑洞就可以亲眼看到它。

睡眠系统

V404 Cygni 是位于天鹅座的一个双星系统和微类星体,距我们约 8,000 光年。它包含一颗比太阳稍小的早期 K 巨伴星,以及一个质量约为 9 个太阳质量的黑洞。天文学家早在 1938 年就注意到了这个物体,当时它发出明亮的光芒。

随后,类似的事件又发生了两次:1956年和1989年。公众直到 2015 年才了解到该系统。随后,美国宇航局的雨燕卫星检测到了一个休眠多年的双星系统的活动。从那时起,V404 Cygni 一直受到甚长基线阵列(VLBA)的监测,该阵列实际上是由十个射电望远镜组成的组。

该系统本身非常接近,以至于新恒星正在迅速失去质量。黑洞“窃取”其同伴的物质,将其全部拉向自身。结果,事件视界附近的黑洞吸积盘变得更热、更致密。由于它的喷流起源于圆盘的内部,或者说是黑洞本身,因此物质以光速 60% 的速度逃逸到外太空。

改变方向

通常,从黑洞极地区域逃逸的喷流在短时间内不会改变方向。然而,从这个意义上来说,天鹅座黑洞V404是个例外。它喷射的物质射流在很短的时间内多次改变方向。

“我们从未见过黑洞喷流在如此短的时间内改变方向,”主要作者詹姆斯·米勒-琼斯说。

天文学家没有发现这种行为有任何异常;而且,它绝对符合爱因斯坦的广义相对论。因此,旋转的大质量物体很可能将周围的时空卷入其旋转中。这种所谓的“Lense-Thirring效应”,即惯性参照系的拖动。这正是新技术观测V404 Cygni所记录的。系统本身的架构非常成功,以至于还可以以70秒的快门速度获得高质量的图像。

太空陀螺

“天鹅座 V404 黑洞相对于其伴星轨道平面的旋转轴发生了偏移。因此,拖动惯性参考系的效应等会使吸积盘的内部变形,并随之拉动吸积盘。由于喷流来自那里(或来自黑洞本身),它们的方向会发生变化,并且会出现振荡,VLBA 记录了这一点。这是我们能够解释天鹅座 V404 系统中发生如此快速进动这一事实的唯一机制,”詹姆斯·米勒-琼斯解释道。

由于旋转部件轴线方向不匹配,圆盘内部像陀螺一样扭曲摆动。在射流喷射的瞬间,环的方向急剧变化。此外,天文学家计算出,虽然天鹅座V404吸积盘宽1000万公里,但其内部区域只有几千公里是弯曲的。

然而,由于辐射压力也作用在其上,它膨胀并变得像甜甜圈一样。正如研究人员自己承认的那样,这一发现对他们来说是完全出乎意料的事件。但多亏了他,他们对黑洞如何参与星系的演化有了更深入的了解。

0 阅读:0

超自然现象探索官

简介:致力于超自然现象、星球科普、天体物理学、天文学