超大黑洞碰撞可形成紅外線餘暉

2020-11-22 科學網

 

最新天文學觀測：超質量黑洞碰撞可形成持續發光的紅外線餘暉

 

北京時間3月6日消息，據國外媒體報導，一項最新研究顯示，使用現有的天文設備能夠觀測到超大質量黑洞碰撞後形成的持續「紅外線餘暉」，這種餘暉能夠持續發光10萬年。這項研究有助於科學家更早地發現黑洞發生碰撞的跡象。

 

超大質量黑洞的質量是太陽的數百萬至數十億倍，通常它們出現在像銀河系或更大的星系中心位置。像這樣的碰撞屬於宇宙中最猛烈的現象，黑洞碰撞後產生的能量遠超出宇宙所有恆星的能量之和。碰撞所形成的能量通常被認為以重力波形式釋放，在太空星繫結構形成難以捉摸的波紋，這些能被天文觀測裝置探測到。

 

碰撞粒子

 

美國約翰·霍普金斯大學的傑裡米·施尼特曼(Jeremy Schnittman)和朱利安·克羅利克(Julian Krolik)最新計算顯示，黑洞碰撞釋放的紅外線餘暉可持續10萬年之久。這種持續發亮的光環來自於叫做「吸積盤(accretion discs)」的濃密灰塵氣體雲，吸積盤位於黑洞周邊，向黑洞提供補給。

 

依據這項最新計算結果，當兩個黑洞發生碰撞，吸積盤中太空物質的軌道將被擾亂，導致粒子之間發生彼此碰撞。施尼特曼告訴《新科學家》雜誌：「碰撞之後氣體粒子在新的圓形軌道穩定下來，但這些氣體粒子又會被其他的粒子碰撞跳躍起來，在這個碰撞過程中氣體粒子損失了大量能量。」這些能量被轉化成X射線和其他形式的光，在它們最終形成紅外線之前會在吸積盤的氣體灰塵迷宮裡反彈跳動。

 

只釋放紅外線

 

研究人員稱，美國宇航局「斯匹策」太空望遠鏡具備紅外線探測能力，可觀測到此類紅外線發光呈現絢麗餘暉的景象。施尼特曼說，「不同於其他太空紅外線來源，剛碰撞的黑洞不會發出X射線或紫外線，我們只需要找到紅外線來源即可。」未參與此項研究的哥倫比亞大學天體物理學家克裡斯坦·蒙諾尤(Kristen Menou)稱，這是一項非常吸引人的天文學研究。

 

施尼特曼和克羅利克估計目前宇宙存在著超大質量黑洞碰撞形成的10萬多個可觀測紅外線來源。他們向《天體物理學雜誌》（The Astrophysical Journal）提交了這項研究。

 

有朝一日天文學家將探測到由超大質量黑洞碰撞發出的重力波，由於這種重力波的頻率非常低，目前雷射幹涉儀重力波天文臺(LIGO)無法探測到重力波的存在。一項叫做「雷射幹涉儀空間天線(LISA)」的太空任務計劃可能會探測到黑洞碰撞產生的重力波，但是該太空計劃將於2018年啟動。（來源：新浪科技 魏冬）

 

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