推動恆星質量黑洞爆發的演化爭論終蓋棺定論！
2023-03-31 17:26:22
最近，一項新的研究發現，黑洞的光回波揭示了耀眼的X射線耀斑背後的線索。美國宇航局國際空間站上的中子星內部成分探測器，幫助揭示了黑洞是如何發射明亮的X射線耀斑的。關於驅動恆星質量的黑洞爆炸演化的爭論今天終於得出了結論。在早期的研究中，我們知道當氣體和塵埃被吸入黑洞時，它們會發射高能X射線，這一過程通常持續一年左右。如果我們能更好地理解這些爆發，即所謂的瞬變事件，它將使我們能夠這將有助於理解黑洞是如何影響其所在星系的命運的。然而，科學家們一直在爭論這些明亮的耀斑來自何處。
一種可能是落入黑洞的碎片的旋轉環已經改變了，這被稱為吸積盤（一種由分散的物質組成的結構，它圍繞著中心旋轉）。RAL體），當吸積盤的內部邊緣受到巨大的摩擦時，它可以達到1000萬攝氏度甚至更高。另一種可能是黑洞的日冕，一個漂浮在黑洞兩極之上的高能粒子團，它可以達到10億攝氏度的高溫。p為了解決這個爭議，科學家們研究了一個叫做MAXIJ1820+070的黑洞的瞬態事件，這個黑洞是由國際空間站2018年的全天空X射線圖像（MAXI）監視器發現的。這個黑洞大約是太陽質量的10倍，距離地球近10000光年，在獅子座的方向上。研究人員使用在空間站上有一個更好的中子星內部組件探測器，用來監測X射線耀斑的演變。當黑洞吞噬同伴的物質時，它們會以前所未有的細節繪製黑洞周圍的區域。這使得整個黑洞系統非常清晰。從完全看不見的黑洞到X射線天空中最亮的來源之一，黑洞只有幾天的時間跨度。
科學家們可以在爆炸過程中高度精確地測量X射線的能量和時間。這有助於他們探測到噴發的回聲，將X射線從日冕反射到吸積盤並移動。以不同的能量和角度快速地朝向地球，而不是直接從日冕。研究人員發現，在整個耀斑過程中，從日冕直接發射的X射線和第一次反射到吸積盤的X射線之間的毫秒時間間隔明顯減少。研究人員說，這表明吸積盤或日冕在噴發過程中改變了形狀，因此它們可能推動了爆炸的發生。科學家說，我們用類似於蝙蝠的方法來測量光的回聲，利用回聲定位來繪製黑暗洞穴，我們可以通過它來測量黑洞附近的區域。為了觀察在耀斑過程中黑洞的哪些部分改變了形狀，科學家們研究了光模式稱為鐵線。吸積盤中的鐵原子只有在受到刺激時才會發出這種光，例如黑洞日冕發出的X射線。
根據愛因斯坦的狹義相對論，在黑洞附近發現的強引力場會扭曲時間。因此，在吸積盤的內邊界附近，金屬線應該由於時間移動緩慢而延長。如果在爆炸過程中吸積盤的形狀發生變化，電線也會發生類似的變化。科學家們發現，吸積盤的大小在崩潰過程中不會有太大的變化。相反，他們估計，日冕在爆炸後急劇收縮，從最初的100公裡到一個多月內只有10公裡。這個結果直接結束了多年來關於是什麼驅動了恆星質量黑洞的演化的爭論。是吸積盤還是黑洞日冕現在，日冕已經被證明是進化的驅動力。
目前，日冕收縮的原因還不清楚。科學家認為其中一種可能性是當物質落入黑洞時，吸積盤中物質的雪崩所產生的巨大壓力。這些新發現將有助於我們解釋物質是如何落入黑洞的。對於恆星質量的黑洞，如MAXIJ1820+070和超大質量黑洞，它們的質量是太陽質量的數百萬到數十億倍，因為它們潛伏在幾乎所有大星系的中心，實際上它們是星系演化的主要驅動力。只有真正了解它們，我們才能解開真正面對的冰山一角。
