真正的黑洞長什麼樣?1400萬光年外的「噴泉」顛覆科學家的看法

2020-12-25 科學追尋者

Funny趣發現/訊

真正的黑洞長什麼樣?1400萬光年外的「噴泉」顛覆科學家的認知

說到黑洞,想必大家最直觀的印象就是「黑」、「吞噬一切」,確實,作為一個連光都不放過的獵手,它依靠強大的引力橫掃一切,將「引力」這個四大基本力中最弱小的力發揮得淋漓盡致(要知道,在地球上,一塊直徑1cm的小磁鐵可以毫不費力地吸起一枚別針,而別針的重量(引力)卻是由一顆直徑12756千米的星球產生的,可見相比電磁力,引力何其弱小,然而黑洞卻又如此強大)。

但是,因為黑洞可以吞噬光線,而我們觀測星體的辦法一般都是靠光譜信息,所以沒法直接看到它,一般都是通過引力效應來間接觀測,這也導致我們對黑洞的了解遠遠沒有對恆星的那麼透徹,信息太少了,連黑洞長什麼樣科學家都不能下定論。

那麼黑洞到底長什麼樣呢?最新的一項研究可能讓科學家對於黑洞的真實模樣有了更加深刻了解。

長期以來,科學家們一直認為活躍的黑洞周圍的氣體呈環狀,就像一個甜甜圈,中心就是黑洞,而周圍則是黑洞的吸積盤,黑洞被認為是剛性的。Funny趣發現強調,黑洞不是一個洞,而是一種天體,就像太陽一樣,只不過它直徑趨於無限小,密度趨於無限大,並且吞噬光線,無法被直接觀測。

黑洞「噴泉」

但是,最新的研究卻顯示,黑洞的實際情況要複雜得多,它的真實模樣不像是一個甜甜圈,更像是一個噴泉,圍繞著一個特大質量黑洞的氣體從圓盤的上方和下方噴湧而出,就像一個三維噴泉。

日本國家天文臺(NAOJ)的研究人員觀測了位於1400萬光年外的Ciricinus(西裡西納斯)星系中心的超大質量黑洞,來自阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)的模擬和觀察表明,如果三類氣體(即處於吸積盤裡、上方、下方的氣體)成分不斷循環,那麼「甜甜圈」實際上是一個更動態的結構。

那麼,真實的黑洞到底是怎樣運作的呢?首先,冷氣體在黑洞吸積盤平面附近形成一個圓盤,不斷加熱氣體分子。然後,其中一些分子在圓盤的上方和下方被噴出,但是最後又會回落,形成一個類似於噴泉的結構

日本鹿兒島大學(Kagoshima University)的物理理論家和田圭一(Keiichi Wada)稱,以前的理論模型都是預先設定了剛性甜甜圈的假設,但他們的模擬並非從假設出發,而是從物理方程出發,首次表明氣體循環自然形成了一個甜甜圈。

上圖:新的模擬顯示,圍繞著超大質量黑洞的氣體像三維噴泉一樣從吸積盤的上方和下方噴出。一氧化碳分子氣體和碳原子氣體的分布以橙色和青色顯示

「我們的模擬還可以解釋該系統的各種觀測特徵。」

幾乎在每個星系中心都存在著一個超大質量黑洞,我們銀河系同樣不例外,科學家們一直在努力更好地理解每個星系中心這些神秘結構的本質,而這次的新研究極有可能會顛覆人們以往對於黑洞的認知。

讀者們有什麼看法呢?你們認為黑洞到底該是什麼樣子?

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