黑洞也有“吃撑”的时候 中外科学家揭开黑洞周围磁囚禁盘形成过程
发布时间：2023-09-05 16:23:19 所属栏目：动态 来源：
导读：黑洞可以自由、随意地吞噬物质吗？武汉大学物理科学与技术学院天文学系副教授游贝团队及其合作者在国际学术期刊《科学》（Science）发表了关于黑洞的最新研究成果，首次揭示了黑洞吸积流中的磁场运输过程，以及磁囚禁
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黑洞可以自由、随意地吞噬物质吗？武汉大学物理科学与技术学院天文学系副教授游贝团队及其合作者在国际学术期刊《科学》（Science）发表了关于黑洞的最新研究成果，首次揭示了黑洞吸积流中的磁场运输过程，以及磁囚禁盘形成过程，表明了随着吞噬物质的持续进行，黑洞会达到“吃撑”的状态。 黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，可以通过某些恒星死亡形成，如质量特别大的恒星坍缩。它本身拥有极强的引力场，能轻而易举地捕获任何形式靠近它的物质，包括不明飞行物的光，因此研究人员无法简单粗暴地直接观测黑洞本身。 物理学上把黑洞捕获物质的过程称为“吸积”，被捕获的物质被称为“吸积流”。黑洞在吞噬过程中，它的两极还会有强大的喷流射向宇宙空间，被称为“相对论喷流”。吸积过程的粘性，可以使引力能部分转化为辐射能，从而产生多波段辐射被地面、空间望远镜观测。因此，通过吸积辐射，黑洞间接地彰显了自己的存在。对这些辐射的观测也成为研究黑洞的重要途径。 目前，科学家已在许多双星系统之中探测到了恒星级黑洞的存在。这类双星系统大部分时间处在宁静态，偶尔进入持续数月或者数年的爆发态，产生明亮的X射线，因此，常被称为黑洞X射线双星。 在此后的一次学术会议中，游贝获得了对黑洞爆发进行多波段辐射观测的灵感。再次分析黑洞X射线双星MAXI J1820+070的观测数据，游贝团队意外发现了前所未见的长时标延迟现象：黑洞喷流的射电辐射滞后于吸积流内区高温气体的硬X射线约8天。 根据以往的经验，X射线辐射和喷流的射电辐射都来自黑洞附近，到达地球应该是同步的，或者仅有非常短的时间延迟（不到秒量级）。这种长时标时间间隔延迟这一现象的发现，不能否认是天体物理学界观测方法层面的一个重大突破。 游贝团队研究提出，吸积盘外区弱磁场被黑洞周围热吸积流带入而增强，吸积流径向尺度越大，磁场增强越明显。开始时刻，内区的热吸积流尚未形成，磁场很弱，喷流几乎探测不到。随着硬X射线达到峰值时刻，热吸积流已经形成，并且快速膨胀向内区输运磁场，内区磁场增强，喷流已经产生。而当射电辐射达到峰值时刻，内区磁场强度达到磁囚禁盘的水平，喷流的射电辐射也达到了峰值。 这8天时间，黑洞周围会迅速堆积形成非常强的磁场。“这证明了冕在膨胀，实际上是‘甜甜圈’变得更大的过程，存在‘磁放大效应’。”游贝解释。 在黑洞X射线双星中，伴星物质被黑洞引力捕获，会旋转着逐渐向黑洞运动，形成会发光的吸积盘结构。吸积盘物质在掉入黑洞之前，释放了黑洞的引力势能，使得自身被加热。当被加热物质不能通过物理过程释放能量时，温度便随之增高。高温物质最终会被电离，形成高温等离子体，也就是冕。也就是说当前期黑洞吞噬得越多，物质供给下降时，引力的冷却核心的作用下降，致使宇宙的冕周而复始的发生膨胀（空间尺度周而复始的扩张）。 当物质旋进式坠进黑洞时，包括了径向速度和环向速度。其中径向速度非常慢，由环向速度占主导，因此物质向黑洞内拖拽磁力线的效率不高。“此时的冕相当于高速公路。”游贝解释，物质在其中的拖拽磁力线的速度变快，使得磁场快速增强。因此随着冕的膨胀，“高速公路”变宽，使得黑洞附近磁场迅速增强，对物质的向外磁力作用增强。 （编辑：汽车网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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