超大質(zhì)量黑洞心跳 距離地球6億光年
十幾年前,天文學家首次發(fā)現(xiàn)來自一個超大質(zhì)量黑洞的X射線準周期震蕩信號——“黑洞的心跳“。十幾年后,當天文學家再次有機會觀測這個黑洞時,發(fā)現(xiàn)這個信號仍在持續(xù)。這項研究工作由國家天文臺高能天體物理團組主導,合作者包括英國杜倫大學研究團隊,相關(guān)成果6月10日發(fā)表于《英國皇家天文學會月刊》。
這個特殊的黑洞被命名為RE J1034+396,是一個距離地球6億光年,具有2百萬個太陽質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞。2007年,科學家們利用歐洲宇航局的XMM-牛頓衛(wèi)星,首次發(fā)現(xiàn)這個黑洞的X射線輻射具有一小時左右的周期性震蕩信號。2011年以后,由于該黑洞的視線方向離太陽太近,對其心跳信號的監(jiān)測也停止了。直到2018年,科學家們再次有機會對這個黑洞開展觀測。研究團隊向歐洲宇航局和美國宇航局申請使用XMM-牛頓衛(wèi)星、“核光譜望遠鏡陣列”衛(wèi)星和“雨燕”衛(wèi)星,對RE J1034+396開展聯(lián)合觀測,并于2018年10月順利完成了所有觀測任務(wù)。經(jīng)過詳細的數(shù)據(jù)分析,該團隊最終確認,RE J1034+396的X射線震蕩信號仍然存在,并且比10年前更強了!這是目前觀測到的超大質(zhì)量黑洞心跳信號的最長持續(xù)時間。
宇宙中存在大量的具有百萬至上億個太陽質(zhì)量的黑洞。電影《星際穿越》里的“卡剛圖雅”黑洞就是這樣一個大黑洞。漂浮在星際空間中的物質(zhì)會被黑洞的引力所俘獲,在逐漸落入黑洞的過程中,會形成一個圓盤狀的結(jié)構(gòu),并在黑洞周圍很小的空間里釋放大量的能量,從而產(chǎn)生很強的高能輻射,比如X射線。但是,這種高能輻射的周期性重復信號卻極少被發(fā)現(xiàn)。這種信號的周期攜帶了關(guān)于黑洞視界附近的物質(zhì)尺度和結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵信息。
據(jù)了解,目前已知的一個能夠產(chǎn)生類似心跳信號的黑洞,是一個位于銀河系旋臂內(nèi),被稱為GRS 1915+105的小黑洞。該黑洞的質(zhì)量僅為12個太陽質(zhì)量,正快速地從其旁邊的一顆恒星吸收物質(zhì),并以67赫茲左右的“心率”產(chǎn)生X射線心跳信號。通過簡單的質(zhì)量對比,科學家們估算了RE J1034+396的“理論心率”,發(fā)現(xiàn)和“實測心率”很一致。
論文第一作者兼通訊作者金馳川研究員表示:“這個心跳信號非常美秒!它首次證明來自超大質(zhì)量黑洞的這類周期性信號可以長期保持穩(wěn)定,并為我們提供了深入研究其物理機制和起源的重要線索和絕佳機會。RE J1034+396也可以成為我國下一代X射線天文衛(wèi)星,比如愛因斯坦探針等衛(wèi)星的重要觀測目標之一。
目前,該研究團隊正對多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)進行深入分析,以期對該心跳信號的性質(zhì)有更多了解,并與銀河系內(nèi)的小質(zhì)量黑洞作對比,從而獲得對黑洞視界附近的物理過程的更深刻理解。(總臺央視記者 帥俊全)
(來源:央視新聞)