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天文学家能否挨近事情视界的最边际来分析银河系中心的超大黑洞?

像大多数星系相同,银河系中心也有一个超大质量黑洞,这颗名为人马座A*的超大黑洞几十年来一向吸引着天文学家。现在,科学家们正在尽力将其直接描绘出来。要想拍到人马座A*黑洞的好相片,需求更好地了解它周围产生的工作,事实证明,由于触及的标准十分不同,这一点具有应战性。加州大学圣巴巴拉分校卡夫利理论物理研讨所(KITP)的博士后研讨员肖恩·雷斯勒说:这是有必要战胜的最大问题。

研讨了人马座A*黑洞周围吸积盘的磁性,其研讨成果宣布在《天体物理学》期刊上。在这项研讨中,雷斯勒、KITP博士后克里斯·怀特和搭档们、加州大学伯克利分校的艾略特·夸塔特和高档研讨所的詹姆斯·斯通,企图确认黑洞由掉落物质产生的磁场,是否会堆集到时刻短中止这种活动的程度,科学家称这种状况为磁滞。要回答这个问题,需求模仿该黑洞体系一向到间隔最近的轨迹恒星,这个体系跨过了七个数量级。

黑洞的事情视界,间隔其间心大约400万至800万英里。与此同时,这些恒星在20万亿英里外的轨迹上运转,大约与离太阳最近的比邻星差不多。所以有必要追寻物质从这个十分大标准一向到这个十分小的标准。而在一次模仿中做到这一点是令人难以置信的应战,以至于这是不或许的。最小的事情产生在秒时刻标准上,而最大的现象产生在数千年的时刻标准上。研讨将以理论为根底的小规模模仿与可受实践观测束缚的大规模模仿相结合。

为了完成这一点,研讨人员在三个堆叠的标准上在模型之间划分了使命。第一次模仿依赖于人马座A*黑洞周围恒星的数据。走运的是,黑洞活动只由大约30颗沃尔夫-瑞叶恒星主导,这些恒星释放出很多物质。其间一颗恒星质量丢失比同一时刻落入黑洞的物质总量还要大。这些恒星在这个动态阶段只度过了大约10万年,然后过渡到一个更安稳的生命阶段。运用观测数据,研讨模仿了这些恒星大约一千年的运转轨迹。

事情视界的最边际

然后将这些成果作为模仿中间隔的起点,这些间隔在较短的时刻标准上演化。在一次模仿中重复了这一点,直到事情视界的最边际,那里的活动产生在几秒钟之内。这真是人马座A*中第一个最小标准的吸积模型,考虑到了来自轨迹恒星物质供给的实践状况,并且这项技能十分有用,这超出了研讨人员的预期。模仿成果表明,人马座A*黑洞或许会被磁阻住,这让团队大吃一惊,由于银河系有一个相对安静的银河系中心。

一般,磁阻挠黑洞会有高能射流以相对论速度射出粒子。但到目前为止,科学家们几乎没有观测到人马座A*黑洞周围有喷射流的依据。协助制作黑洞喷流的另一个要素是快速旋转,所以这或许告知咱们一些关于人马座A*黑洞自旋的信息。不幸的是,黑洞自转很难确认,研讨人员将人马座A*黑洞建模为停止物体。对旋转一窍不通,有一种或许性是,黑洞实践上仅仅没有旋转或许旋转很慢。研讨下一步方案模仿一个旋转的黑洞,这将更具应战性。

这当即引入了一系列新的变量,包含相对于吸积盘的旋转速度、方向和倾斜度。所以将运用来自欧洲南边天文台引力干涉仪的数据来辅导这些参数。研讨小组运用模仿来创立图画,这些图画能够与对黑洞的实践观测进行比较。事情视界望远镜合作项目科学家们现已伸出援手,供给模仿数据,以弥补人马座A*黑洞相片的尽力。事情视界望远镜有用地对其观测成果进行了时刻均匀,然后产生了含糊的图画。

这将是人马座A*黑洞第一次在如此大半径范围内进行三维模仿,也是第一次选用直接观测沃尔夫-瑞耶星的事情视界标准模仿。

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