人類歷史上第一張黑洞動圖來了~歐洲天文臺利用最新設備繪製

2020-12-18 姿勢分子knowledge

說起2019年最熱門的科學事件,莫過於人類歷史上第一張黑洞圖片的發布。集全世界科學家和望遠鏡之力,打造了事件視界望遠鏡,完成了這次拍攝。

顯然,科學家們的好奇心是不會停止的,對於黑洞的探索也沒有終點。最近,歐洲航天局利用XMM-牛頓衛星,拍攝了人類歷史上第一張黑洞的動圖(當然圖片有點糙,這麼說有點誇張,其實這個稱號也是我自己起的)。

XMM-牛頓衛星是歐洲航天局於1999年時發射升空的天文衛星,裝備了三臺X射線望遠鏡,是當今世界上最靈敏的X射線望遠鏡。升空20年以來,XMM-牛頓衛星為歐洲航天局帶來了許多重大突破。

在天文學上,X射線可以起到許多關鍵作用,看到很多可見光範圍內無法展示的畫面。XMM-牛頓衛星正是利用X射線,完成了一項項艱難的太空任務,這一點和NASA的錢德拉X射線望遠鏡是一樣的,雖然並沒有後者那麼出名。

最近,歐洲航天局利用XMM-牛頓衛星,成功繪製了一張黑洞的動圖,為我們展現了黑洞的活動機制。

這一次,歐洲科學家選擇的黑洞,是位於IRAS 13224–3809星系的黑洞。IRAS 13224–3809星系距離我們大約9100萬光年,是宇宙中變化幅度最大的X射線源之一。在短短幾個小時內,它的亮度變化就可以達到50倍。

而這個黑洞,也是宇宙中的恐怖巨獸。據科學家計算,它的質量可以達到太陽的1500萬倍,是銀河系中心的超大質量黑洞半人馬座A*的4倍左右。因此,對於科學家來說,它的巨大體型讓它成為了最佳觀測對象之一。

我們知道,黑洞是宇宙中最恐怖的天體,可以把包括光在內的一切附近物質全部都吞入腹中。在被黑洞吸收的時候,物質會迅速落向黑洞,這個過程中,它們會迅速升溫,以至於發光,這就形成了黑洞的吸積盤。之後,它們開始落入黑洞。儘管所有的物質都無法逃脫黑洞的引力,但是在下落的過程中,它們會發出強烈的X射線。因此,這就給XMM-牛頓衛星提供了絕佳的觀測機會。

實際上,XMM-牛頓衛星對IRAS 13224–3809星系的觀測很久了。2017年的時候,歐洲航天局的科學家們就對它進行了觀測,並且拍攝了照片。在當時,IRAS 13224–3809就表現出了溫度的劇烈變化,引起了科學家的注意,這或許也是吸引科學家們對它進行長時間觀測的原因。同樣的,NASA的錢德拉X射線望遠鏡也對它充滿了興趣,進行了長時間的觀測。

好了,繼續說黑洞。

英國劍橋大學的研究人員威廉·阿爾斯通介紹說:「一個人在教室說話和在教堂說話,會有不同的回音,這是大家都深有體會的,因為兩棟建築的材質不同。同樣的道理,X射線所產生的『回音』在黑洞附近也會經歷相同的事情,利用這樣的原理,我們就可以繪製那個區域的幾何形狀和物質落入奇點之前的狀態。」

除此之外,科學家們還能利用觀測到的信息,來計算黑洞的質量和自旋。

威廉·阿爾斯通繼續介紹:「那些受激發的物質會在黑洞周圍形成吸積盤,在這個吸積盤的上方是一個充滿了電子的區域,這個區域被稱為電暈(corona),溫度極高,可以達到十億攝氏度。而這個電暈本身也不穩定,會迅速變化尺寸,難以捉摸。「

隨著電暈的不斷變化,X射線的『回音』也在不斷變化。這就像前面說的那個教堂的天花板在上下移動,自然會帶來回音的變化。這種不斷的變化說起來也是一件好事,因為黑洞的質量是不變的,所以這種變化完全是黑洞周圍的環境變化所引起的。

那麼,說了這麼多,這張黑洞的動圖究竟是什麼樣的呢?

噹噹噹噹~

好吧,我承認是有點不夠驚心動魄。畢竟,黑洞還是非常神秘的,科學家想要完全了解它的活動機制,還是有一點困難的,這需要更先進的設備和更多的研究成果,我們要給科學家一點時間。早晚有一天,可以把這紛擾的黑洞看個清清楚楚明明白白真真~切切……

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