? ?宇宙里最神秘的那個(gè)玩意兒,在人類(lèi)鏡頭下終于是展現(xiàn)出了前所未有的細(xì)節(jié),這可不是科幻小說(shuō)里的情節(jié),而是剛剛就在咱們眼前發(fā)生的科學(xué)突破,別這么講。
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一場(chǎng)跨越1.2億光年的精密觀測(cè)
? ?2023年9月7號(hào),日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)和NASA一起發(fā)射的XRISM衛(wèi)星,帶著人類(lèi)對(duì)黑洞的終極好奇就上天,這個(gè)叫X射線成像和光譜任務(wù)的探測(cè)器,裝了一臺(tái)叫Resolve的厲害軟X射線光譜儀,它分辨率特別高,能讓科學(xué)家看清黑洞邊緣那些差不多以光速在狂舞的物質(zhì)粒子。
? ?目標(biāo)是鎖定在距離地球1.207億光年遠(yuǎn)的MCG-6-30-15星系,這個(gè)1型賽弗特星系的中心,藏著一個(gè)質(zhì)量約為太陽(yáng)200萬(wàn)倍的超大質(zhì)量黑洞。
? ?哈佛-史密森天體物理中心的高能天體物理學(xué)家LauraBrenneman領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì),聯(lián)合歐洲航天局的XMM-Newton和NASA的NuSTAR望遠(yuǎn)鏡,對(duì)這個(gè)宇宙怪獸進(jìn)行了前所未有的"三重曝光"。
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鐵元素泄露的天機(jī)
? ?關(guān)鍵突破來(lái)自一條扭曲的鐵發(fā)射線。在約6.5千電子伏特(keV)的能量范圍內(nèi),XRISM捕捉到了被極端引力場(chǎng)扭曲的鐵原子發(fā)出的X射線信號(hào)。這不是普通的光譜線,而是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言的時(shí)空扭曲的直接證據(jù)。
? ?Brenneman博士在接受采訪時(shí)指出:"天體物理黑洞只有兩個(gè)屬性:質(zhì)量和自旋。我們可以通過(guò)多種方法估算它們的質(zhì)量,但測(cè)量自旋要困難得多,需要收集事件視界外緊鄰黑洞運(yùn)行的氣體數(shù)據(jù)"。而這次觀測(cè),恰恰做到了這一點(diǎn)。
? ?數(shù)據(jù)顯示,黑洞吸積盤(pán)內(nèi)部區(qū)域產(chǎn)生的X射線反射強(qiáng)度,是遠(yuǎn)處氣體云的大概50倍,這就意味著在事件視界邊緣,物質(zhì)正以特別快的速度接近光速圍著黑洞轉(zhuǎn),這種特別極端的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),以前就只在理論計(jì)算里有,現(xiàn)在可算讓實(shí)證觀測(cè)給證實(shí)了。
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黑洞如何雕刻星系命運(yùn)
? ?更讓人驚奇的發(fā)現(xiàn)存在于,研究團(tuán)隊(duì)在觀測(cè)數(shù)據(jù)當(dāng)中分辨出了至少5個(gè)不同速度層次的外流風(fēng)區(qū),而且,這些由黑洞吸積過(guò)程推動(dòng)的高速物質(zhì)流,正帶著沒(méi)法估量的能量向外噴射,并且深深地影響著宿主星系的演化進(jìn)程。
? ?Brenneman說(shuō),“理解這些風(fēng)還有黑洞的自旋特別重要,因?yàn)樗鼈兡茏屛覀冎佬窍凳窃趺瓷L(zhǎng)和演化的是主要靠收集氣體,還是靠和別的星系以及黑洞合并”,這就引出了一個(gè)長(zhǎng)期讓天文學(xué)界犯難的核心問(wèn)題,超大質(zhì)量黑洞和它宿主星系之間有著什么樣的共生關(guān)系。
? ?研究還揭開(kāi)了黑洞日冕的神秘面紗就是那個(gè)溫度高達(dá)數(shù)十億度、懸浮在吸積盤(pán)上方和下方的神秘區(qū)域。這個(gè)區(qū)域產(chǎn)生了黑洞大部分的X射線輻射,不過(guò)它確切的性質(zhì)一直是天體物理學(xué)里比較引人入勝的謎團(tuán)之一,XRISM的高分辨率光譜數(shù)據(jù),頭一回給解開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)提供了關(guān)鍵線索。
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重新校準(zhǔn)我們的宇宙認(rèn)知
? ?這項(xiàng)發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》(TheAstrophysicalJournal)上的研究成果,它的意義可不只在單一黑洞觀測(cè)那一塊兒,它給天文學(xué)家弄出了一把全新的標(biāo)尺,能重新去看看過(guò)去幾十年對(duì)好幾百個(gè)超大質(zhì)量黑洞自旋測(cè)量準(zhǔn)不準(zhǔn)。
? ?俄亥俄州立大學(xué)的DanielR.Wilkins在配套研究里,通過(guò)分析不同時(shí)間點(diǎn)的光譜變化,進(jìn)一步確認(rèn)并且細(xì)化了黑洞快速自旋的測(cè)量結(jié)果,這種時(shí)間分辨的高分辨率光譜分析辦法,開(kāi)創(chuàng)了黑洞研究的新方式。
? ?從更大的層面來(lái)講,這一回觀測(cè)證實(shí)了一條十分深刻的宇宙真理,黑洞不是宇宙的毀滅者,反過(guò)來(lái)反而是星系演化的打造者,它們靠著吸積和反饋的機(jī)制,掌控著星系里恒星的形成速度,決定著星系最后的模樣和命運(yùn)。
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你認(rèn)為黑洞的下一個(gè)秘密會(huì)是什么
? ?XRISM的使命才剛剛開(kāi)始,接下來(lái)的觀測(cè)計(jì)劃里,它會(huì)把目光放到更多活躍星系核心上,弄出一個(gè)完整的黑洞族譜,每一個(gè)新的觀測(cè)目標(biāo),都有可能改變我們對(duì)宇宙演化的認(rèn)識(shí)。
? ?也許,有那么一天,當(dāng)咱們把黑洞的運(yùn)作原理全部搞明白的時(shí)候,就可以真正回答那個(gè)終極疑問(wèn),咱們的宇宙,到底是從最開(kāi)始的混亂狀態(tài)變成現(xiàn)在繁星閃爍的壯觀樣子,在評(píng)論區(qū)說(shuō)說(shuō)你的看法,在所有已知的宇宙奇觀里面,還有啥能比黑洞更讓人遐想連連
? ?聲明:本文的內(nèi)容90%以上為自己的原創(chuàng),少量素材借助AI幫助。但是,本文所有內(nèi)容都經(jīng)過(guò)自己嚴(yán)格審核。圖片素材全部都是來(lái)源真實(shí)素材簡(jiǎn)單加工。所寫(xiě)文章宗旨為:專注科技熱點(diǎn)的解讀,用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言拆解復(fù)雜的問(wèn)題,無(wú)低俗等不良的引導(dǎo),望讀者知悉。
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