天文学家探测到来自超大质量黑洞后面的光回波

2022-02-23 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:681 /
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天文学家利用欧空局的XMM-Newton和美国国家航空航天局的努斯达太空望远镜,观测到了从附近一个名为I Zwicky 1 (I Zw 1)的星系的超大质量黑洞周围发射的X射线耀斑;对耀斑的进一步分析揭示了光子的短暂闪光,这与从黑洞后面重新出现的发射相一致;这些光子从黑洞吸积盘的......

天文学家利用欧空局的XMM-Newton和美国国家航空航天局的努斯达太空望远镜,观测到了从附近一个名为I Zwicky 1 (I Zw 1)的星系的超大质量黑洞周围发射的X射线耀斑;对耀斑的进一步分析揭示了光子的短暂闪光,这与从黑洞后面重新出现的发射相一致;这些光子从黑洞吸积盘的远端反射回来,绕着黑洞弯曲,并被强大的引力场放大。

Wilkins et al. observed bright flares of X-ray emissions, produced as gas falls into a supermassive black hole in I Zwicky 1; the flares echoed off of the gas falling into the black hole, and as the flares were subsiding, short flashes of X-rays were seen -- corresponding to the reflection of the flares from the far side of the disk, bent around the black hole by its strong gravitational field. Image credit: Dan Wilkins.Wilkins等人观察到了X射线发射的明亮耀斑,这是气体落入I Zwicky 1中的超大质量黑洞时产生的;耀斑从落入黑洞的气体中发出回声,当耀斑下沉时,可以看到短暂的x光闪光& # 8212;对应于耀斑从圆盘远侧的反射,被黑洞强大的引力场弯曲。影像学分:丹·威尔金斯。

I Zw 1位于大约8亿光年之外的双鱼座。

也被称为Mrk 1502或LEDA 3151,它被归类为塞佛特1型星系。

它拥有一个超大质量黑洞,其质量大约是我们太阳的1000万倍。

天文学家并不期望从黑洞后面看到任何东西,因为没有光可以从它里面逃逸。

但是由于黑洞的极端重力扭曲了它周围的空间,来自黑洞后面的光回波在黑洞周围弯曲,使得它们从XMM和努斯达的角度可见。

斯坦福大学卡弗利粒子天体物理和宇宙学研究所和SLAC国家加速器实验室的研究员丹·威尔金斯博士说:“任何进入黑洞的光都不会出来,所以我们应该看不到黑洞后面的任何东西。

“我们之所以能看到这一点,是因为那个黑洞正在扭曲空间,弯曲光线,扭曲自身周围的磁场。”

Illustration of how light echoes from behind a black hole in I Zwicky 1. Image credit: ESA.说明光线是如何从I Zwicky 1中的黑洞后面发出回声的。影像学分:欧空局。

这一发现始于寻找更多关于I Zw 1黑洞的神秘“日冕”,它是明亮的X射线光的来源。

天文学家认为日冕是气体不断落入黑洞的结果,在黑洞周围形成一个旋转的圆盘。这个气体圆盘被加热到数百万度,并产生磁场,这些磁场被旋转的黑洞扭曲成结。

当磁场被束缚时,它最终会断裂,释放储存在其中的能量。这加热了它周围的一切,并产生了产生x光的高能电子电晕。

从I Zw 1观测到的耀斑非常明亮,一些X射线照射到落入黑洞的气体圆盘上。

在黑洞后面的气体上反射的X射线在黑洞周围弯曲,这些较小的闪光延迟到达望远镜。

这些观测结果与阿尔伯特·爱因斯坦在他的广义相对论中描述的引力如何弯曲黑洞周围的光线的预测相吻合。

“50年前,当天体物理学家开始猜测磁场在黑洞附近的表现时,他们不知道有一天我们可能会有技术直接观察到这一点,并看到爱因斯坦的广义相对论在起作用,”罗杰·布兰德福德教授说,他也来自斯坦福大学卡夫里粒子天体物理和宇宙学研究所和SLAC国家加速器实验室。

一篇关于这一发现的论文发表在《自然》杂志上。

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D.R .威尔金斯等人,2021年。超大质量黑洞背后的光线弯曲和x光回波。自然595,657-660;doi:10.1038/s 14586-021-03667-0


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