不走尋常路：奇特黑洞曲折光線，路徑宛如迴旋鏢

2023-04-01 10:15:01

黑洞的大曲率:即使光也無法逃脫

一位藝術家描繪了一個黑洞將光拖向吸積盤(來源:美國宇航局/歐洲航天局-加州理工學院)

幾十年來，科學家們一直懷疑從超大質量黑洞逃逸的光束根本不存在，但現在他們已經觀察到了這一現象。

這是基於科學家對一個吞噬太陽系內部恆星的黑洞的觀察的新分析。研究人員把重點放在黑洞吸積盤上，逃逸光在那裡發光。

具體來說，科學家將其分為兩種類型，一種是直接從圓盤發出的光，另一種是沒有從圓盤中逸出的光在被反射到太空之前被拉回黑洞。

這項研究的主要作者是加州理工學院的物理學家萊利·康納斯，他在一份聲明中說:「我們觀察到光從一個非常靠近黑洞的地方發出，並試圖逃離，但像回飛鏢一樣被黑洞拉回。這是20世紀70年代做出的預測，但迄今尚未得到證實。」

該小組依靠美國宇航局羅西X射線計時探測器收集的數據來觀察黑洞和中子星。宇宙飛船於1995年發射，最後一次數據收集是在2012年。

具體來說，科學家在黑洞和類日恆星爆發期間使用了一系列觀測數據。這兩個二進位系統的正式名稱是XTE J1550-564。他們在1998年至2000年間經歷了一系列火山爆發。這些數據表明，當時觀察到的一些x光並沒有直接從黑洞中逃逸出來，而是通過吸積盤的反射從黑洞中逃逸出來的。這些觀察可以幫助科學家更好地理解黑洞在做什麼，這是天文學中一個持續的謎。"因為黑洞可能會快速旋轉，它們不僅會彎曲光線，還會扭曲光線."康納斯說。這些最近的觀察試圖在黑洞旋轉速度之謎中找到另一個謎。

關於黑洞研究的歷史，這項新的研究工作也是令人滿意的。科學家在聲明中說，這種效應是在40多年前預測的，它也為阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論提供了額外的支持。

加州理工學院的物理學家、這項新研究的共同作者哈維·加西亞在同一份聲明中說，「吸積盤實際上正在發光」。「理論家們已經預測了有多少光可以折回吸積盤。現在，我們第一次證實了這些預測。」

這項研究在一篇發表在預印論文網站arXiv上的論文中有所描述，並發表在《天體物理學》雜誌上。

相關知識

黑洞是一個時間空的區域，它有很強的引力，如此之強以至於任何粒子，甚至電磁輻射，比如光，都無法逃脫。廣義相對論預言，質量足夠大的物體可以彎曲時間空形成黑洞。不可避免區域的邊界被稱為事件視界。儘管事件視界對穿過它的物體的命運和狀況有很大的影響，但它沒有局部可檢測的特徵。在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，因為它不反射光。此外，彎曲空的量子場論預言霍金輻射將從地平線發射，其光譜與黑體的光譜相同，黑體的溫度與質量成反比。對於有恆星質量的黑洞，溫度大約是1/1開爾文，這幾乎是不可能觀察到的。

在18世紀，約翰·米歇爾和皮埃爾·西蒙·拉普拉斯第一次考慮了引力場太強而光線無法逃逸的物體。1916年，卡爾·施瓦爾茨希德發現了第一個可以描述黑洞特徵的廣義相對論的現代解釋:它將黑洞定義為沒有任何東西可以逃脫的空的區域。大衛·芬克爾斯坦於1958年首次發表了這一解釋。黑洞長期以來被認為是數學中的奇葩。20世紀60年代，理論工作證明它們是廣義相對論的普遍預測。喬斯林·貝爾·博內爾在1967年發現了中子星，這引起了人們對緻密天體的崩潰作為可能的天體物理學現實的興趣。

作者:Meghan Bartels

風雲:天文志願者團隊

如果有任何侵犯相關內容，請聯繫作者在30天內刪除它。

複製也需要授權，應該注意保持完整性和指出來源。