如何尋找宇宙中的孤立黑洞？

2023-03-31 10:05:05 1

是時候找到所有失蹤的黑洞了。

這是一對日本天體物理學家提出的觀點，他們寫了一篇論文，提議對銀河系中可能存在的數百萬個「孤立黑洞」(IBH)進行新的探索。這些在黑暗中消失的黑洞從星際介質中吸收漂浮在恆星之間的塵埃和其他物質。然而，這種吸收過程的效率非常低，大量的物質將被高速排放到太空中。研究人員寫道，當流出物與周圍環境相互作用時，應該會產生可以被人類射電望遠鏡探測到的無線電波。如果天文學家能將這些波與銀河系中的其他噪聲波分開，他們可能會發現這些看不見的黑洞。

插圖:宇宙中的黑洞。來源:維基。

"觀察IBH的一個簡單方法是通過它們發出的X射線."研究者在他們的論文中寫道。然而，2019年7月1日在arXiv上發表的預印論文尚未經過正式的同行評審。

插圖:吸積盤。資料來源:美國航天局。

東京大學的研究人員岡村和京都大學的川端康成在他們的論文中寫道:「這些外流可能使IBH在其他波長被探測到。」。外流將與周圍的材料相互作用，並在連接處產生強烈的無碰撞衝擊。這些碰撞放大了磁場並加速了電子，電子在無線電波長度上發射同步輻射。"

插圖:低頻陣列。來源:維基。

波特吉斯·茲瓦特解釋說，IBH被認為是天文學家可以探測到的兩種黑洞之間的「缺失環節」:恆星質量的黑洞可能是太陽的兩倍到100倍；超大質量黑洞存在於星系中心，可以達到太陽大小的幾十萬倍。

恆星質量黑洞偶爾可以在包含常規恆星的雙星系統中被探測到，因為雙星系統可以產生引力波，伴星可以為大規模X射線爆發提供燃料。另一方面，超大質量黑洞有吸積盤，放出天文學家可以直接探測和拍攝的大量能量。

插圖:射電望遠鏡。來源:維基。

然而，IBH處於這兩種類型的中間更難察覺。天文學家們懷疑在Tai 空中有幾個物體可能是IBH，但這些結果並不確定。然而，之前的一系列研究，包括2017年波特格斯·茲瓦特合著的《皇家天文學會月刊》上發表的一篇論文，表明可能有數百萬IBH隱藏在太空中。

插圖:SKA。來源:維基。

大池村和川端康成在他們的論文中寫道，研究IBH無線電波的最佳前景可能是使用平方公裡陣列(SKA)。這是由南非和澳大利亞建造的多部分射電望遠鏡。它預計有一平方公裡(0.39平方英裡)的無線電波收集區。研究人員預計，在計劃於2020年進行的第一個概念驗證階段，斯卡公司將能夠探測到至少30個IBH發射的無線電波。他們寫道，計劃在20世紀20年代完成的完整的SKA將能夠探測到多達700個IBH。

他們在論文中說，斯卡不僅能夠觀測到IBH發射的無線電波，還能準確估計許多IBH的距離。當這發生時，所有隱藏的黑洞將開始進入我們的視野。

作者:拉菲·萊特茲特

風雲:卓

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