吸積盤從何而來?潮汐力撕裂恆星

2020-12-05 小周侃生活

1969年,林登.貝爾推測類星體位於星系中心。他說:「我們無法看到類星體的宿主星系,是因為星系發出的光比類星體還要弱」。類星體掩蓋了星系。幾十年過去了,仰賴技術的進步,天文學家卻是發現了類星體周圍星系發出的光,驗證了林登.貝爾的推測。

在最近幾十年裡,我們還了解了吸積盤氣體的來源。恆星偶爾回來到類星體的黑洞非常接近的地方。此時,黑洞的潮汐力會撕裂恆星。被撕裂的恆星氣體有很大一部分會被黑洞吸收,形成了吸積盤,但也有一部分會逃逸。

在最近幾年裡,多虧了計算機技術的發展,天體物理學家演示了這一過程,恆星幾乎是正對著黑洞飛來,而黑洞的潮汐力面對黑洞的方向拉伸恆星,並在側面擠壓它,恆星發生了強烈的變形,沿著藍色的引力彈弓軌道,恆星划過黑洞附近,起變形進一步加劇。恆星飛離,但是其自引力已經無法阻止自身的分解。

噴流至上而下噴出

噴流從迴旋的空間獲取能量

天文學家發現了更多從類星體向外噴出的噴流,並詳細的研究了他們,人們很快發現,噴流是熱化了的的熱氣體流,他們從類星體,也就是是黑洞和其吸積盤中噴出,這種噴射帶有極強的能量,噴流中的氣體向外運動,幾乎達到了光速,當噴流向外引動與其它類星體的物質發生碰撞後,氣體就會在可見光段、射電波段、X射線波段甚至伽馬射線波段輻射能量。噴流又時甚至於類星體一樣光亮,比最亮的星系還要亮100倍。

天文學家付出了將近十年的努力。試圖獲取噴流從何處獲取能量?是什麼讓他們運動的很快?而形態卻這麼狹窄、曲直。有好幾種回答,其中最有趣的是建立在英國牛津大學物理學家羅傑.彭羅斯的理論基礎上。

吸積盤中的氣體逐漸的迴旋落入黑洞,當氣體穿越黑洞的視界時,每一小點氣體都會把它擁有的磁場儲存在視界上,之後周圍的吸積盤會令磁場一直保持在哪裡,自旋得黑洞拖曳著周圍空間進行迴旋運動,而迴旋的空間會使磁場產生迴旋,迴旋的磁場產生極強的電場,電場和迴旋的磁場一起協同工作,將等離子體以接近光速向上下方擠出,催出兩個強大的噴流,黑洞自旋通過陀螺儀機制可以穩定維持噴流的噴射方向而不使之改變。

吸積盤的形成及其運動規律

在類星體3c273中,我們只能看見一個明顯的噴流,迴旋磁場固定在吸積盤上而不是黑洞上,磁場被吸積盤的軌道拖曳著形成迴旋,在其他方面,這種答案和之前的一樣,如發電機機制形成,如等離子被拋出的情形。這種解答在黑洞沒有自旋的情況下仍然有效。但我們相當確定大量的黑洞是快速自旋得。

吸積盤內部物質擠壓摩擦,使氣體溫度上

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