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科學家發現迄今持續最久的超大質量“黑洞心跳”

所屬欄目: 酷發現    發布時間: 2020-6-13 9:56:44   文章來源:互聯網

十幾年前,天文學家首次發現來自一個超大質量黑洞的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,發現這個信號仍在持續。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,相關成果6月10日發表于《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2百萬個太陽質量的超大質量黑洞。2007年,科學家們利用歐洲宇航局的XMM-牛頓衛星,首次發現這個黑洞的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-牛頓衛星、“核光譜望遠鏡陣列”衛星和“雨燕”衛星,對RE J1034+396開展聯合觀測,并于2018年10月順利完成了所有觀測任務。經過詳細的數據分析,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量黑洞心跳信號的最長持續時間。

  宇宙中存在大量的具有百萬至上億個太陽質量的黑洞。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構,并在黑洞周圍很小的空間里釋放大量的能量,從而產生很強的高能輻射,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現。這種信號的周期攜帶了關于黑洞視界附近的物質尺度和結構的關鍵信息。

  據了解,目前已知的一個能夠產生類似心跳信號的黑洞,是一個位于銀河系旋臂內,被稱為GRS 1915+105的小黑洞。該黑洞的質量僅為12個太陽質量,正快速地從其旁邊的一顆恒星吸收物質,并以67赫茲左右的“心率”產生X射線心跳信號。通過簡單的質量對比,科學家們估算了RE J1034+396的“理論心率”,發現和“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量黑洞的這類周期性信號可以長期保持穩定,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射線天文衛星,比如愛因斯坦探針等衛星的重要觀測目標之一。

  目前,該研究團隊正對多顆衛星的數據進行深入分析,以期對該心跳信號的性質有更多了解,并與銀河系內的小質量黑洞作對比,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) 

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