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神秘黑洞非只進不出:"餓"了吐輕子 "飽"了吐重子
“黑洞”是宇宙中最神秘的天體之一,長久以來一直以“只進不出,貪得無厭”的形象示人,并被冠以“太空中最自私怪物”的頭銜。隨著科學的發展,人們對黑洞的認識逐漸加深,發現這個“神秘的怪物”絕非只進不出,有時還十分“慷慨”。
北京時間今天凌晨,《自然》雜志公布了一項中國科學家的重大發現。中國科學院大學天文與空間科學學院教授、國家天文臺研究員劉繼峰帶領團隊在國際上首次從超軟X射線源發現相對論性高速噴流,打破了天文學界以往的認知,揭示了黑洞吸積和噴流形成的新方式?!蹲匀弧冯s志對這項成果進行了高度評價,認為此項工作是2015年度天文學領域最重要的五大發現之一。
三張小圖從上至下分別為:錢德拉望遠鏡X射線照片、NASA斯皮策空間望遠鏡紅外線照片、哈勃空間望遠鏡可見光照片。 大圖為三張望遠鏡照片合成圖。(圖片提供者:國家天文臺白宇)
劉繼峰教授告訴記者,黑洞在吞噬物質后會形成噴流,從而“吐”出一些物質,這一“脾性”早已被證實。然而此前的研究僅從硬X射線源中發現過相對論性高速噴流,相當于黑洞沒有“吃飽”,吐出的僅僅是輕子分位的物質。此次從超軟X射線源發現相對論性高速噴流,表明黑洞一旦吞噬過量“吃飽了”,會吐出重子分位的物質。這項成果為天文學家理解黑洞吸積與噴流形成打開了一扇新的窗口?!霸诔沊射線源中發現相對論性噴流出乎所有人的意料,這改寫了我們對超軟X射線源的本質和噴流形成的認知?!泵绹茖W院院士、英國皇家學會院士、哈佛大學終身教授瑞馬什·納瑞安評論說,“它的觀測特征和人們對黑洞處于極高吸積率態的猜想及新近的數值模擬結果相符合,生動展示了黑洞過量吞噬物質時產生高速重子噴流和濃密的吸積盤風的情況?!蹦馨l現這一令全世界天文學家“出乎意料”的成果,劉繼峰教授笑言有些“歪打正著”?!俺沊射線源過去甚至不被認為是黑洞。我們用望遠鏡觀測到后只是想去研究超軟X射線源本身,沒想到在光譜中意外發現了一條不認識的譜線。經過數年的思考與新的觀測,才確定為高度藍移的氫元素發射線,得出了其中存在相對論性重子噴流,改變了大家對黑洞的認知。”他說。國家天文臺臺長、中國科學院大學天文與空間科學學院院長嚴俊表示,這項工作是劉繼峰團隊繼2013年11月在《自然》雜志上發表X射線極亮源的研究成果后,在黑洞研究領域的又一突破性的重大天文發現。黑洞在吞噬物質的過程中有時也會產生向外的噴流。黑洞如何吞噬物質及噴流如何形成是天體物理學中的重大前沿問題。劉繼峰領導的團隊利用世界上最大的光學望遠鏡——西班牙的GTC十米望遠鏡和美國的Keck十米望遠鏡,對千萬光年之外的旋渦星系M81中的極亮超軟X射線源進行了光譜監測研究,首次發現其光譜中具有高度藍移的氫元素發射線,揭示了該系統中存在速度達到0.2倍光速的相對論性重子噴流。
近年來我國天文學家不斷在《自然》等雜志發表重要科學成果,表明了我國天文學整體研究水平的逐步提升和巨大潛力。
編輯:陳佳
關鍵詞:神秘黑洞 非只進不出 "餓"了吐輕子 "飽"了吐重子