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怪物黑洞现“神秘回声” 明亮X射线如同灯塔

2012年06月09日07:52腾讯科技[微博]Everett/编译我要评论(0)
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[导读]天文学家发现NGC 4151星系中的活动星系核X射线源“神秘回声”,发出明亮的射线辐射。

腾讯科技讯(Everett/编译)据国外媒体报道,一个天文学家小组使用了来自欧洲空间局牛顿XMM空间望远镜的观测数据,发现了宇宙中超大质量黑洞的踪迹。该空间望远镜主要通过搜寻宇宙中X射线,并对其进行频谱分辨。在调查结果中,科学家探测到位于据地球4500万光年之外的NGC 4151星系,其也被称为西佛星系,意指宇宙中存在的不规则与类螺旋星系,在其中央活跃着一个巨型黑洞,使得NGC 4151星系成为了天空中最亮的X射线源之一。

怪物黑洞现“神秘回声” 明亮X射线如同灯塔

NGC 4151星系图像,其中央存在一个活动星系核

科学家估计在星系中央隐藏了质量达数百万倍太阳质量的恐怖黑洞,当星系中央附近的物质流通过黑洞周围并被吞噬时,就会出现诡异的“明亮效应”,如同一盏瞬间点亮的长明灯,发射出超过太阳能量数十亿倍的辐射能。多年来,天文学家们一直在监视监测这些被喻为“活动星系核”的神秘天体,试图更好地了解在怪物黑洞的边缘上到底发生了何种事件。根据位于马里兰大学的博士后研究员阿卜杜勒-拉赫曼(Abderahmen Zoghbi)介绍:“研究人员详细分析后认为,我们可以通过不同的途径探测黑洞,当前对活动星系核的探索有助于科学家打造新一代的X射线空间望远镜。”

目前天文学家摸索了一种重要的探测黑洞工具,其被称为铁元素光谱 K 线致宽法,是黑洞在旋转运动中的一种特性,在能量达到六千至七千电子伏特时,铁原子就会产生特定的X射线,这些能量是可见光的数千倍,因此黑洞发射的特殊X射线被科学家称为铁元素光谱 K 线致宽。科学家们预测当黑洞附近的X射线源突然爆发时,铁元素的K线就会变得更亮,随着X射线源能量的不断加大,光线回波就会席卷整个黑洞吸积盘,相应的铁元素K线就会被“照亮”。

该研究小组试图通过对大量的数据分析中寻找到这类“射线回声”,于是将目标锁定在NGC 4151星系之中,其位于猎犬星座。在星系中央存在一个天空中最明亮的X射线源之一,该活动星系核在此之前已经被牛顿XMM空间望远镜详细观测。天文学家认为位于该星系中活动星系核的能量由隐藏在其背后的巨型黑洞提供,可达到5000万倍太阳质量,可产生巨大尺度的吸积盘。

自2000年以来,欧洲空间局的牛顿XMM空间望远镜对这个星系中的活动星系核进行了长达四天的曝光拍摄,通过分析数据结果,研究人员发现了大量的X射线回声,第一次展现了相对论反射的真实性。这项研究结果刊登在5月8日的英国皇家天文学会月刊上。同时,科学家还发现了X射线回声滞后活动星系核的辉光超过了三十分钟。按照光速进行计算后,确认了与X射线相关联的神秘回声已经前移了大约四亿英里,该距离相当于地球与太阳之间距离的四倍。

根据马里兰大学的天文学家克里斯·雷诺(Chris Reynolds)介绍:这些现象告诉我们,神秘的X射线源是悬停在黑洞吸积盘上方一定的高度,由于高速粒子喷流常常在活动星系核中发生,因此科学家认为这些能量强大的X射线源可能位于粒子喷流附近。同时,该数据也显示了最早的“回声现象”来自于铁元素K线致宽。对此,英国剑桥大学的天体物理学家安迪·法比安(Andy Fabian)认为这些射线源非常靠近黑洞,与我们理论预期的相符合。

最令人惊讶的是,NGC 4151星系中央的极端空间环境尺度与我们的太阳系相当,也就是说,如果将我们的太阳替换为黑洞,并且黑洞以一定的速度加快旋转,那么事件视界的面积将在半途中穿过地球,倘若黑洞的旋转速度变慢,将会出现范围更大的视界面。而X射线源则悬停在黑洞上方,其吸积盘大约位于太阳系中的小行星带附近。美国国家航空航天局的天体物理学家金佰利·韦弗(Kimberly Weaver)认为:发现X射线“回声”推动了对神秘的活动星系核的研究,是一个了不起的成就。

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[责任编辑:quarkqiao]
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