科学家发现黑洞靠与热辐射风拔河调节能量
科学家发现黑洞靠与热辐射风拔河调节能量
据美国太空网报道，科学家发现，通过与其“碎片盘”吹来的一股炽热辐射风上演拔河大战，相当于数十亿个太阳的特大质量黑洞能够调节自身能量。
经过长达10年的观测，钱德拉X射线天文台最终发现了第一个有关发生于质量只相当于14个太阳的小黑洞内的这种神秘现象的明显证据。哈佛大学天体物理学家约瑟夫·尼尔逊(Joseph Nielson)表示：“特大质量黑洞附近存在数千颗恒星，可以‘摆布’整个星系的物质。也就是说，特大质量黑洞可能拥有更多自我调节机会。”
怪异的“病态”天体
黑洞拥有可怕的力量，一旦被其俘虏，任何物质——甚至于光线都无法逃离。但在黑洞周围，一系列活动产生的高能辐射——包括无线电波和X射线——却可以进入太空。有时候，这种能量“流失”显得非常杂乱，部分能量可导入聚焦喷射流，喷射流沿着黑洞的旋转轴朝两个方向射出。
钱德拉X射线天文台一直对无法预知的黑洞GRS 1915+105进行观测，这颗黑洞拥有14种不同的亮度状态，其中包括一种“心跳”状态——亮度会周期性增大，如同心脏监视器描绘出的心电图。20多年来，这些未知状态让对GRS 1915+105系统的观测变得异常复杂，虽然每一个大型地面及太空观测台都曾一瞥这种现象。
尼尔森在接受太空网(SPACE.com)采访时说：“由于这种怪异的光变曲线，黑洞被形象地称之为‘病态’天体。能够发现辐射风和喷射流的基本物理学原理，我们都感到非常兴奋。”在偶尔的能量喷射以及其它活动之后，绝大多数黑洞通常都拥有较长的“平静期”，但GRS 1915显然是个另类。这颗黑洞体积虽小，但却异常活跃，已经拥有长达17年的喷射史。
与热辐射风上演拉锯战
钱德拉X射线天文台观测结果显示，GRS 1915的能量喷射一直与热辐射风上演拉锯战，热辐射风来自黑洞周围尘埃与气体增长盘炙热的内部区域。尼尔逊说：“外部增长盘实际上吸收了部分能量，并且本质上开始蒸发。随着能量流出增长盘，它会吸收更多辐射和动量，直至辐射风的速度达到每秒1000公里以上。”与此同时，外部增长盘的蒸发作用则剥夺了黑洞的质量喷射流，并将其作为燃料，直至蒸发殆尽。但质量喷射流却会再次出现，其中的原因仍旧是一个不解之谜。
相比之下，科学家更多地了解操纵热辐射风的可能机制，其中包括除与GRS 1915这个例子有关的热量驱动或X射线加热以外的因素。磁场也能够驱动小黑洞(也被称之为“微型类星体”)周围的辐射风。尼尔逊指出：“我们面临着一个新的谜团——为何一些微型类星体产生磁场驱动下的辐射风，而其它成员却产生热量驱动下的辐射风?迄今为止，我们还不知道这个问题的答案。”
一个处于进行时的迷
任何情况下，喷射流的维持时间都存在差异。尼尔逊说：“可能只有短短几分钟，也可能持续几天或者几周时间。有时候，喷射流和辐射风会全部停止，只有一个安静的增长盘慢慢给这个黑洞输送能量。”
现在的GRS 1915继续提供有用信息，研究人员可利用这些信息了解其超大质量黑洞“兄弟”，与后者有关的观测将进行相当长时间。据悉，这个小黑洞发生的持续一小时的变化相当于一个超大质量黑洞长达一万年的变化，如果后者的质量是太阳的10亿倍。
钱德拉X射线天文台的大部分观测数据只与这个小黑洞有关，研究人员的数据分析工作尚未结束。尼尔逊说：“这有点像回头去看每一块拼图上的图案，钱德拉非常胜任这份工作，为我们提供了大量宝贵数据。”
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