天文学家发现一个不应该存在的黑洞磁盘

哈勃望远镜发现了不应该存在的黑洞盘

哈勃太空望远镜拍摄的旋涡星系ngc3147的图像,出现在位于该星系核心的超大质量黑洞的艺术家插图旁边。哈勃望远镜的图像展示了该星系广阔的旋臂,充满了年轻的蓝色恒星、粉红色星云和尘埃的轮廓。然而,在NGC 3147明亮的核心处潜伏着一个巨大的黑洞,其质量约为太阳的2.5亿倍。哈勃对黑洞的观测证实了爱因斯坦的两个相对论。围绕中心旋转的红黄色特征是被巨大的黑洞强大引力捕获的气体发出的光。黑洞深嵌在引力场中,绿色网格显示了扭曲的空间。引力场如此之强,以至于光都在挣扎着爬出来,这是爱因斯坦广义相对论中描述的一个原理。物质也在黑洞周围快速旋转,当它接近圆盘一侧的地球时,它会变亮,当它远离地球时,它会变暗。这种效应被称为相对论性的辐射,是由爱因斯坦的狭义相对论预测出来的。NGC 3147位于1.3亿光年之外的环极星座天龙座。 Credits: Hubble Image: NASA, ESA, S. Bianchi (Università degli Studi Roma Tre University), A. Laor (Technion-Israel Institute of Technology), and M. Chiaberge (ESA, STScI, and JHU); illustration: NASA, ESA, and A. Feild and L. Hustak (STScI)

好像黑洞不够神秘,天文学家使用美国国家航空航天局哈勃太空望远镜是否发现了一个令人意想不到的薄圆盘状物质围绕着一个超大质量行星疯狂旋转黑洞在宏伟的螺旋星系NGC 3147的核心,距离13亿距离有1.3亿距离。

难题是基于当前天文理论的磁盘不应该在那里。然而,圆盘靠近黑洞的意外存在提供了测试Albert Einstein的相对论理论的独特机会。通用相对论描述重力作为空间的曲率和特殊相对论描述了时间和空间之间的关系。

“我们从未在可见光中如此清晰地看到广义相对论和狭义相对论的影响,”欧洲航天局(European Space Agency)、太空望远镜科学研究所(Space Telescope Science Institute)和约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的马尔科·基亚伯热(Marco Chiaberge)说,他是进行哈勃研究的团队成员之一。

“This is an intriguing peek at a disk very close to a black hole, so close that the velocities and the intensity of the gravitational pull are affecting how the photons of light look,” added the study’s first author, Stefano Bianchi of Università degli Studi Roma Tre, in Rome, Italy. “We cannot understand the data unless we include the theories of relativity.”

某些类型的星系中的黑洞,如NGC 3147,因为没有足够的重力捕获材料来定期喂食它们。因此,薄壁的薄雾雾化物质像甜甜圈一样浮出水,而不是在薄片形盘中扁平化。因此,为什么在NGC 3147中环绕一个饥饿的黑洞存在薄圆盘非常令人困惑,这使得模仿更强大的磁盘在极具活跃的星系中,在具有炎多的怪物黑洞。

“我们认为这是确认在某些亮度以下,吸积盘不再存在的最佳人选,”位于以色列海法的以色列理工学院的Ari Laor解释说。“我们看到的是完全出乎意料的事情。我们发现,运动中的气体产生的特征只能解释为物质在非常接近黑洞的薄圆盘中旋转所产生的。”

天文学家最初选择了这个星系,以验证关于低光度有源星系的接受模型 - 带有黑洞的那些是微薄的材料。模型预测,当充足的气体被黑洞的强引力拉动时,模型预测了吸积盘形式。这种缺少物发出大量光,在最良好喂养的黑洞的情况下,产生一个称为Quasar的明亮灯塔。一旦将较少的材料拉入磁盘,它开始分解,变得越来越晕,变化结构。

“我们看到的圆盘类型是一个缩小了的类星体,我们没有预料到它的存在,”比安奇说。“这和我们在发光1000倍甚至10万倍的物体上看到的圆盘是一样的。目前对非常微弱的活动星系气体动力学模型的预测显然失败了。”

根据爱因斯坦的相对论,这个圆盘深深嵌在黑洞强烈的引力场中,以至于气体圆盘发出的光被修改了,这让天文学家们得以独特地观察黑洞附近的动态过程。

哈勃记录了围绕黑洞旋转的物质以超过光速10%的速度运动。在这种极端的速度下,气体在一边向地球移动时会变亮,在另一边离开地球时会变暗(这种效应被称为相对论束)。哈勃的观测还表明,气体深深扎根于引力井中,以至于光都在努力地爬出来,因此看起来延伸到了更红的波长。黑洞的质量约为2.5亿个太阳。

研究人员使用哈勃太空望远镜成像光谱仪(STIS)观察圆盘深处的物质漩涡。光谱仪是一种诊断工具,它把物体上的光分成许多单独的波长,以非常精确地确定其速度、温度和其他特性。天文学家需要STIS的高分辨率来隔离黑洞区域的微弱光线,并阻挡受污染的星光。

“没有哈勃,我们将无法看到这一点,因为黑洞区域具有低光度低,”Chiaberge说。“星系中的星星的亮度在核中出现任何东西。因此,如果您从地面观察到,您是由星星的亮度主导,从而淹没了核心的微弱排放。“

团队希望使用哈勃捕杀在类似的活跃星系中的低瓦加黑洞周围的其他非常紧凑的磁盘。

这篇论文发表在网上皇家天文社会的每月通知

参与这项研究的国际天文学家团队包括Stefano Bianchi (Università degli Studi Roma Tre,罗马,意大利);罗伯特·安东努奇(加州大学圣巴巴拉分校,加州);亚历山德罗·卡佩蒂(INAF -都灵Osservatorio Astrofisico di Torino, Pino Torinese,意大利);Marco Chiaberge(空间望远镜科学研究所和约翰霍普金斯大学,巴尔的摩,马里兰州);Ari Laor(以色列理工学院,以色列海法);洛里达娜·巴萨尼(INAF/IASF博洛尼亚,意大利);Francisco Carrera (csic - university de Cantabria, Santander,西班牙);法比奥·拉弗兰卡、安德烈亚·马里努奇、乔治·马特和里卡多·米代伊(Università degli Studi Roma Tre,罗马,意大利);和弗朗西斯卡·帕内萨(INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali,罗马,意大利)。

哈勃太空望远镜是美国宇航局和欧洲航天局(ESA)之间的国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心管理着这台望远镜。位于马里兰州巴尔的摩市的空间望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃望远镜的科学操作。STScI是由位于华盛顿特区的大学天文学研究协会为NASA运营的

1评论在“天文学家发现一个不存在的黑洞磁盘”

  1. 你可以看到130000000光年之外,但你找不到尼巴鲁。

留下你的评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。