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新方法从喷流估计黑洞质量

2019年10月4日7:34 环球解密

    最近一份发表在《天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上的研究,提出了一种全新的估计黑洞质量的方法。

    室女A星系(M87)中心黑洞的艺术设想图。

    一研究组称,利用他们新的理论模型,不仅可以证明Messier 87(M87,室女A星系)中心黑洞的存在,还能估计其质量。

    多数大型的星系中心都有一个超大的黑洞。由于这个黑洞的巨大,周围气体和尘埃被吸入黑洞的过程中放射出大量无线电波、微波、X射线,甚至伽马射线。

    目前所知,有的星系中心的黑洞比较活跃,另一些则比较平静。之前广泛关注的是其亮度,有的星系中心黑洞放出射线的能量超过了星系中所有星光的总和,这种星系被成为具有“活跃星系核”(AGN)的星系。然而,相对论性喷流(relativistic jet)是可以判断星系活跃度的另一个特征。

    “相对论性喷流”可延展至几百万光年,里面的物质被加速到几分之一光速,从而显现出相对论所描述的特性,因此得名。

    室女A星系中心的超级黑洞就有着典型的相对论性喷流,就是一个很好的观测例子。这个星系是离地球最近的内核活跃的星系,科学家对它掌握的研究资料最多,包括其结构、喷流附近的粒子密度等。今年早些时候公布的一张获奖的黑洞的照片,拍摄的影像就是M87中心的黑洞。这也是人类拍摄到的第一张黑洞的照片。

    从哈勃望远镜拍摄的照片上看,M87喷流看上去大体粗细一致,只是到了末端形状发生一些变化,出现一个短暂的隔断之后,变成锥形。

    研究组先从已有的理论模型预测到M87中心黑洞喷流的形状,从喷流的形状建立模型估计出黑洞的质量,最后从质量又能反过来生成M87黑洞喷流的形状。通过测量喷流的宽度,以及内核到喷流间隔处的距离,研究者计算得出,M87中心黑洞喷流由完全不同弧度形状的两部分组成,这两部分之间有一个“中断”地带——与哈勃望远镜拍到的图像一致。

    研究团队表示,随着事件视界望远镜(Event Horizon Telescope)和下一代太空望远镜等更先进观测工具的投入使用,他们的这一理论模型将得到更仔细的检验。下一个最佳的检验对象将是射手A(Sagittarius A),据信其中心黑洞质量为350万~470万倍太阳质量。

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