在碰撞星系中,黑洞周圍亮度應超過所有恆星,但只是微弱的閃光!

2020-12-05 張野愛美麗

在碰撞星系中,黑洞周圍亮度應超過所有恆星,但只是微弱的閃光!在附近的螺旋星系及其伴生的M51B星系中,兩個超大質量黑洞加熱併吞噬周圍的物質。這兩顆巨行星應該是我們所能看到的最亮的X射線源,但是一項利用美國宇航局努斯塔號任務觀測的新研究表明,一個小得多的物體正在與這兩顆巨行星競爭。螺旋星系(M51)最驚人的特徵是它的兩條長的、充滿恆星的「手臂」纏繞在星系中心,就像絲帶一樣。更小的m51b是靠近螺旋星系邊緣的藤壺,稱為m51,它正在與每個星系中心的一個大的甚至超大質量的黑洞合併。

星系的合併,會將大量的氣體和塵埃推進這些黑洞並進入它們周圍的軌道,相反,黑洞的強大引力會使軌道上的物質加熱並輻射,形成明亮的圓盤,每個圓盤都比星系中的所有恆星都亮。但這兩個黑洞在X射線範圍內的輻射都沒有科學家在合併過程中預期的那樣多。根據美國宇航局錢德拉X射線天文臺等早期X射線衛星的觀測結果,科學家認為大星系黑洞周圍的氣體和塵埃層阻擋了額外的輻射。但是這項發表在《天體物理學雜誌》上的新研究,利用核恆星的高能X射線透視圖來觀察這些層的下面。

美國航天局核光譜望遠鏡陣列(Nustar)任務捕獲的亮綠色高能X射線源覆蓋了一個螺旋星系(圖像中心)及其伴星M51B星系(螺旋上方亮綠色白點)的可見圖像。黑洞仍然比預期的要暗,加州帕薩迪納加州理工學院的研究員莫裡·布萊曼說:「我仍然對這個發現感到驚訝。」據信星系合併會產生黑洞生長,而這種生長的證據是高能X射線的強烈發射,但我們在這裡看不到。布拉曼認為最可能的解釋是,黑洞在星系合併過程中「閃爍」,而不是在整個過程中以或多或少恆定的亮度輻射。丹尼爾·斯特恩說:閃變假設是這個領域的一個新概念。過去,人們認為黑洞的變化發生在數百萬年的時間尺度上,但現在我們認為這些時間尺度可能要短得多。

除了M51a和M51b,它們發出的輻射比科學家們預期的要少,前者的物體比兩個黑洞都小數百萬倍,但其發光強度是相同的。這兩種現象並不相關,但它們確實在M51中創造了令人驚嘆的X射線景觀。小的X射線源是中子星,一種非常緻密的硬核材料,是大質量恆星在其生命末期爆炸後留下的。一顆典型的中子星的直徑是太陽的十萬倍,只有一個大城市那麼寬,但是它的質量是太陽的一到兩倍,一茶匙中子星材料的重量將超過10億噸。

儘管中子星的尺寸很大,但它們的強光發射常常是眾所周知的。M51中發現的中子星比普通中子星亮,屬於新發現的超級鋁中子星。Brightman和他的同事支持先前關於中子星的一篇論文中的假設,一些科學家認為中子星產生的強磁場可能是發光的原因,在這兩個星系中看到的其他明亮的高能X射線源也可能是中子星。

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