宇宙X射線或透露出黑洞視界的顯著特徵

2020-09-23 科技工作者


該圖表顯示了兩個輻射源屬性的測量值，即電子溫度和壓縮化參數。它們源自對大約20個黑洞和中子星的多次X射線觀測數據。我們可以清楚地看到，黑洞（紅色符號）和中子星（藍色符號）幾乎完全分離，從而確定了黑洞的存在。

根據愛因斯坦的廣義相對論，黑洞是一種沒有堅硬表面的奇異宇宙天體。雖然沒有表面，但它卻被限制在一個不可見的邊界內，這個邊界稱為「視界」（event horizon），包括光在內的任何物質都無法從中逃脫。

證明黑洞確實存在的證據成為了現代物理學和天文學界中眾多科學家追求的「聖杯」。而中子星則是另一種在質量和大小上堪比黑洞的天體，但其表面十分堅硬。

據美國「優睿科」網站9月21日消息稱，印度塔塔基礎研究院（TIFR）的Srimanta Banerjee和Sudip Bhattacharyya教授、德國馬克斯•普朗克天體物理學研究所的兩位教授Marat Gilfanov和Rashid Sunyaev以及俄羅斯科學院空間研究所的天體物理學家們發現了黑洞視界的獨特特徵，從而明確地將黑洞與中子星區分。這可以稱得上是目前發現的關於恆星級黑洞（stellar-mass black hole）最重要的穩定特徵。相關研究論文發表於《皇家天文學會月刊》。

迄今為止，人類只對一個超大質量黑洞（其質量是太陽質量的60多億倍）基於其周圍射電波長上的輻射進行了成功成像。然而，質量約為太陽10倍的恆星級黑洞，其周圍的時空彎曲程度至少要比超大質量黑洞高出一萬萬億倍。因此，對於探測自然界的某些極端現象來說，這類較小的黑洞是必不可少的。當這些較小的黑洞相互合併時，人類可以基於引力波來推斷它們的存在。這種引力波是瞬變事件，持續時間只有不到一秒。天文學界非常希望獲得確鑿的證據以證明穩定的恆星級黑洞確實存在，但為了證明恆星級黑洞的存在，我們需要將它們與中子星區分開來。中子星是宇宙中已知的密度最大的天體，擁有堅硬表面的它能夠以與恆星級黑洞類似的方式從伴星吸積物質並發出X射線。

這項研究的研究人員成功完成了這一任務。通過梳理天文衛星「羅西X射線計時探測器」的X射線檔案數據，他們發現黑洞X射線與中子星X射線數據特徵有較大差異（電子溫度與壓縮化參數幾乎完全不同）。黑洞X射線數據體現出不具備堅硬表面造成的影響，這使得研究人員成功確定恆星級黑洞的獨特特徵。

編譯：朱明逸 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源： 《皇家天文學會月刊》

期刊編號： 0035-8711

原文連結：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-09/tiof-cxr092120.php

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