物理学家揭晓黑洞吸收气体的过程中，是如何形成了一个MAD

发布时间：2023-09-06 11:00:19 所属栏目：外闻来源：互联网

导读： 　　揭开了一个重要谜团的是科学家人們，他们明白了当黑洞吸入气体时, 如何通过磁场的移动来运送这些物质，还有黑洞附近怎么形成了一个“MAD”——一个被磁场困住的

　　揭开了一个重要谜团的是科学家人們，他们明白了当黑洞吸入气体时, 如何通过磁场的移动来运送这些物质，还有黑洞附近怎么形成了一个“MAD”——一个被磁场困住的盘子。他们用中国第一颗X射线天文卫星——慧眼号，还有其他的望远镜，观察了一个黑洞X射线双星MAXI J1820+070爆发的情况。

　　他们发现的关键是，黑洞喷出来的射线和外面气体发出来的光，比里面热气体发出来的硬X射线要晚8天和17天。这些都是在地球上和太空里的望远镜观察到的，让我们能够“看到”黑洞。

　　不过，黑洞周围还有“看不见”的磁场。当黑洞吸收气体的时候，它也把磁场拉进去。以前的理论说，当吸收气体不断带来弱的外部磁场时，磁场就会在靠近黑洞的地方变强。磁场向外推气体的力量就会增加，跟黑洞向内拉气体的力量抗衡。所以，在靠近黑洞的地方，当磁场达到一定强度时，被吸收的物质就会被磁场困住，不能自由地掉进黑洞。这种现象叫做被磁场困住的盘子。

　　MAD理论很早就提出来了，而且成功地解释了一些关于黑洞吸收气体的现象。但是，没有直接的观测证据证明MAD存在，而且MAD形成和磁场运输的机制还是个谜。

　　除了几乎每个星系中都有的超大质量黑洞之外，宇宙里还有很多恒星质量的黑洞。天文学家在银河系里发现了很多这样的双星系统。这些黑洞一般有十倍太阳质量那么大。大部分时间，这些黑洞都很安静，发出很弱的电磁辐射。但是，它们偶尔会进入一个爆发期，可以持续几个月甚至几年，发出很亮的X射线。所以，这种双星系统通常叫做黑洞X射线双星。

　　这个研究的人员们用多种波长的数据来分析了一个黑洞X射线双星MAXI J1820+070爆发的情况。他们发现，从黑洞喷出来的射线比里面热气体发出来的硬X射线要晚8天。这么长的时间差在我们以前从来没有正大光明的见过。

　　这些观察结果表明，外面气体带来的弱磁场被热气体带到里面去了，而且当吸收气体的速度变慢时，热气体在里面占的地方就变大了。热气体占的地方越大，磁场就越强。这就导致了靠近黑洞的地方磁场快速增强，形成了一个MAD，大概是在硬X射线达到最高点后8天。

　　“我们的研究第一次揭示了磁场在吸收气体过程中是怎么运输的，还有靠近黑洞的地方是怎么形成MAD的。这是证明MAD存在的直接观测证据，”这项研究的第一作者和合作者之一游贝副教授说。

　　另外，研究团队还观察到了一个前所未有的时间差（大约17天），就是外面气体发出来的光比里面热气体发出来的硬X射线要晚。通过对黑洞X射线双星爆发的数值模拟，他们发现，当爆发快要结束时，硬X射线的照射会让更远外面的物质因为不稳定而掉向黑洞。这就导致了外面气体发出一个光亮，在硬X射线达到最高点后大概17天。

　　“由于黑洞吸收气体物理规律的普遍性，也就是说不同大小的黑洞吸收气体都遵循同样的物理规律，这项研究将促进我们理解与不同大小的吸收黑洞相关的科学问题，比如大规模磁场形成、喷出动力和加速机制，”这项研究的合作者之一曹新武教授说。我们希望通过这项研究，揭示黑洞如何影响恒星的形成，以及它们如何影响行星的形成。

（编辑：晋中站长网）

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