黑洞為什么閃爍？研究調查了5000只食星巨獸

發表于 2025-12-08 20:46:32 來源：桑間濮上網

2022年拍攝到了銀河系中心人馬座A*黑洞周圍發光的吸積盤。Credit: EHT Collaboration
（神秘的閃爍獸地球uux.cn）據美國物理學家組織網（Christian Wolf, The Conversation）：即使以天文學家的標準來看，黑洞也很奇怪。研究它們的調查質量是如此之大，它使它們周圍的只食空間彎曲得如此之緊密，以至于任何東西都無法逃脫，星巨甚至連光本身也無法逃脫。黑洞
然而，閃爍獸盡管黑洞著名的研究黑色，一些黑洞還是調查非常可見的。這些星系真空吞噬的只食氣體和恒星在單向進入黑洞之前被吸進了一個發光的圓盤，而這些圓盤比整個星系更明亮。星巨
更奇怪的黑洞是，這些黑洞閃閃發光。閃爍獸發光圓盤的研究亮度可能會每天波動，沒有人完全確定原因。
我們依靠NASA的小行星防御努力，在五年內觀察了5000多個天空中增長最快的黑洞，試圖了解為什么會出現這種閃爍。在《自然天文學》的一篇新論文中，我們報告了我們的答案：一種由摩擦力和強引力和磁場驅動的湍流。
巨型食星者
我們研究超大質量黑洞，這種黑洞位于星系的中心，質量與數百萬或數十億個太陽一樣大。
我們自己的銀河系，銀河系，在其中心有一個這樣的巨星，其質量約為400萬個太陽。在大多數情況下，組成銀河系其余部分（包括我們的太陽）的大約2000億顆恒星快樂地圍繞著中心的黑洞運行。
然而，在所有星系中，事情并不是那么平靜。當成對的星系通過引力相互吸引時，許多恒星最終可能會被拉得離星系黑洞太近。這對星星來說是個糟糕的結局：它們被撕碎并吞噬。
我們相信這一定發生在黑洞重達10億個太陽的星系中，因為我們無法想象它們怎么會變大。這也可能發生在過去的銀河系。
黑洞也可以以一種更慢、更溫和的方式進食：吸入被稱為紅巨星的老年恒星噴出的氣體云。
給料時間
在我們的新研究中，我們仔細觀察了宇宙中增長最快的5000個黑洞的攝食過程。
在早期的研究中，我們發現了胃口最大的黑洞。去年，我們發現了一個黑洞，它每秒都會吃掉相當于地球的東西。2018年，我們發現了一種每48小時吃掉一整個太陽的動物。
但我們對它們的實際進食行為有很多疑問。我們知道，在進入黑洞的過程中，物質會螺旋狀地進入一個發光的“吸積盤”，其亮度足以超過整個星系。這些可見的黑洞被稱為類星體。
這些黑洞中的大多數都離我們很遠很遠，我們看不到磁盤的任何細節。我們在附近的黑洞周圍有一些吸積盤的圖像，但它們只是在吸入一些宇宙氣體，而不是在享用恒星。
五年閃爍的黑洞
在我們的新工作中，我們使用了美國宇航局位于夏威夷的ATLAS望遠鏡的數據。它每晚掃描整個天空（如果天氣允許），監測從外部黑暗中接近地球的小行星。
這些全天掃描也恰好提供了背景深處饑餓黑洞發光的夜間記錄。我們的團隊為每一個黑洞制作了一部為期五年的電影，展示了吸積盤的氣泡和沸騰的發光漩渦導致的亮度的日常變化。
這些黑洞的閃爍可以告訴我們一些關于吸積盤的信息。
1998年，天體物理學家史蒂文·巴爾布斯（Steven Balbus）和約翰·霍利（John Hawley）提出了一種“磁旋轉不穩定性”理論，描述了磁場如何在磁盤中引起湍流。如果這是正確的想法，那么磁盤應該以規則的模式發出嘶嘶聲。它們會以隨機的模式閃爍，隨著圓盤的旋轉而展開。較大的圓盤以緩慢的閃爍速度運行得更慢，而較小的圓盤則以更快的速度運行得更快。
但現實世界中的磁盤會證明這一點嗎？（“簡單”一詞是否是描述超密度、失控環境中的湍流的正確詞匯，而這種環境中的空間本身就被彎曲到了臨界點，這可能是一個單獨的問題。）
使用統計方法，我們測量了5000個磁盤發出的光隨著時間的推移閃爍的程度。每一個閃爍的模式看起來都有些不同。
但當我們按大小、亮度和顏色對它們進行分類時，我們開始看到有趣的圖案。我們能夠確定每個磁盤的軌道速度，一旦你將時鐘設置為以磁盤的速度運行，所有的閃爍模式看起來都是一樣的。
這種普遍的行為確實是由“磁旋轉不穩定性”理論所預測的。
真是令人欣慰！這意味著這些令人難以置信的大漩渦終究是“簡單”的。
這也開啟了新的可能性。我們認為吸積盤之間剩下的細微差別是因為我們從不同的方向觀察它們。
下一步是更仔細地檢查這些細微的差異，看看它們是否具有辨別黑洞方向的線索。最終，我們未來對黑洞的測量可能會更加精確。

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