新方法测黑洞品质：“进食”的黑洞品质与吸积盘光度闪烁相关

2021-8-16 10:38| 发布者: wdb| 查看: 47| 评论: 0|原作者: [db:作者]|来自: [db:来源]

摘要: 新方法测黑洞品质：“进食”的黑洞品质与吸积盘光度闪烁相关，更多技术资讯关注我们。

一项全新探讨发觉：踊跃“进食”的超大品质黑洞吸积盘的光度闪烁与该黑洞的品质相关。“品质是黑洞最要紧的物理量。理解黑洞的品质关于其它探讨的展开十分要紧，例如黑洞造成、黑洞对宿主星系的作用等。”探讨人士Colin Burke对全球新闻（www.89o.cn）记者显示。虽然天文学家曾经有少许方法来间接获取黑洞的品质，但这点方法都有所有限。例如，平常只能用在距离地球近（约几千万秒差距，1秒差距=3.2616光年）的天体上，还须要十分特殊的要求（比如有十分稠密的分子气体盘围绕黑洞运转等），或须要大批的望远镜观测时间。另外，运用这类方法测量较暗的吸积盘也很难题。在这项全新探讨中，探讨人士发觉，吸积盘发出的闪烁光芒可行揭示此中心的超大品质黑洞的品质。这一发觉提供了一个用光学观测来理解超大品质黑洞品质的新方法，况且这类技艺不但适用于黑洞，也适用于某些小而致密的天体，如白矮星。该探讨于北京时间8月13日发表在世界知名学术期刊《Science》上，论文标题为《A characteristic optical variability timescale in astrophysical accretion disks》。探讨团队来源美国伊利诺伊大学、伊利诺伊州宇宙顶级探讨中心、加州大学等机构，通讯作者为伊利诺伊大学天文系教授沈悦，第一作者为伊利诺伊大学天文学探讨生 Colin Burke。超大品质黑洞（Supermassive black hole）具备数百万到数十亿倍太阳品质，平常位于大品质星系的中心。当他们处于休眠状况且不“食用”四周的气体和恒星时，他们发出的光很少；天文学家探测他们的独一方法是经过他们对周边恒星和气体的引力作用。“超大品质黑洞是宇宙中最极其的物体，也是检测根本理论的伟大实验室。探讨他们在宇宙时间内的物理和演化，不但对增添咱们的物理常识很要紧，况且对了解大爆炸以来宇宙构造（如恒星、行星、星系和黑洞）的显露也很要紧。”沈悦对全球新闻（www.89o.cn）记者显示。探讨显示，早期宇宙中，当超大品质黑洞迅速增添时，他们会迅速踊跃地“进食”（吸积）物质。黑洞四周会造成由气体、星尘和等离子体构成的盘状构造——吸积盘。当吸积盘的物质向黑洞坠落时，吸积盘的气体因粘度而减速而达到高温，散发出大批辐射光，包括可视光、紫外线和X射线。尽管这点吸积盘（不会比太阳系许多少）比他们全个宿主星系小得多，但他们的光度常在超越全个星系其它部分的光度。吸积盘的光其实不是恒定的，源于某种未知的物理进程，光在数小时到数十年的时间尺度上显现出“闪烁”。“有众多探讨研究了观看到的闪烁与超大品质黑洞品质之中可能的关连，但结果尚没有定论，有时还存留争议。”Burke显示。此项探讨中，该团队测量了 67 个获得用心观测的活泼星系的超大品质黑洞的辐射光通量浮动，来确定光度振动显著变小的时间尺度（被称为“阻尼”时间尺度）。它们发觉，该时间尺度与大品质黑洞的品质有相当大的相干性。探讨人士随后将结果与吸积的白矮星发展了相比，发觉白矮星也存留同样的时间尺度与品质的关连。探讨人士显示，闪烁的光是黑洞“进食”进程中的随机振动。天文学家可行经过测量作为时间尺度函数的可变性的力量来量化这类闪烁形式。“往日，测黑洞品质须要光谱学。但这类测量起来较难题，尤其是关于对小的超大品质黑洞，他们非是很亮。经过光学观测望远镜，例如鲁宾天文台，咱们就能干脆用亮度曲线来测量各式正好吸积的黑洞的品质。”Burke显示。关于吸积的超大品质黑洞，光的浮动形式从短时间尺度变为长时间尺度。这类形式的转变产生在一种特征时间尺度上，关于品质很大的黑洞来讲，该时间尺度更长。“这点结果表达，吸积进程中光的闪烁是普及的，不论此中心是超大品质黑洞仍是品质较低的白矮星。”沈悦显示。有一个黑洞叫做中庸品质黑洞（intermediate-mass black hole），它的品质约为太阳品质的100到100000倍。大家估计在宇宙历史中有大批中庸品质黑洞造成，他们可能为以后的超大品质黑洞提供必需的种子。然则，从观看上看，这类黑洞使人难以捉摸。唯有一个确认的中庸品质黑洞，其品质约为太阳品质的150倍。它是由两个品质较小的黑洞合并发生的引力波辐射偶然发觉的。“咱们期望此项探讨能足够使用于发觉一种正好增添的中庸品质黑洞——它是恒星级黑洞和超大品质黑洞当中缺失的一环。”Burke显示。“这类新的测量方法十分实用。将要会有大批的天文数据，咱们可行用以在未来5 - 10年发展大批的测量。”沈悦显示。（2023 年底，智利鲁宾天文台将打开观测，并收集数十亿个物体的闪烁数据。）说起理解黑洞对人类的意义，沈悦显示，“起首，咱以为这满足人类好奇心的天性，理解宇宙的运作（黑洞是咱们所晓得的最神秘的物体之一）。第二，经过理解黑洞相干的进程，咱们可行增添其它实用常识，比如，能量是如何在极其的重力、温度和密度的环境中发生的。”

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