黑洞並非「什麽都吃」
2013-09-27 09:53
來源: 解放日報
巨大黑洞真是什麽都「吃」嗎？記者昨天從中科院上海天文台獲悉:滬上科學家與國際同行合作，發現黑洞並不像人們想像的那樣「來者不拒」，而是「非常挑剔」。這項研究成果日前發表在最新一期國際著名學刊《科學》雜誌上。
黑洞是宇宙中最神秘的天體，人類已經認識到，幾乎所有的星系中心都存在一個超大質量黑洞，它們的質量在太陽質量的幾百萬倍到幾十億倍之間。它們憑藉自己的強大引力，會「吸積」周圍氣體，形成一種「吸積流」。在往黑洞內的下落過程中，這些「吸積流」會將「引力能」轉化成熱能，從而發出強烈的輻射。宇宙中能持續發光的最亮天體，以及爆發最劇烈的天體，都來源於這一輻射過程，這也是宇宙中最重要的基本物理過程之一。
但有些令人費解的是，大部分的星系核心要比預期的暗淡很多，這一直都是困擾天體物理學家的謎題。去年，上海天文台星系宇宙學中心主任袁峰研究員通過大型計算機的數值模擬研究，從理論上首次證明，外流必定存在於黑洞「吸積流」中。也就是說，大部分的「吸積流」在進入黑洞的勢力範圍後，在往黑洞下落的過程中損失掉了，這些損失的氣體以外流形式逃出了黑洞的俘獲。但這一理論證明只有獲得觀測事實，才能給15年來爭議不斷的科學猜想畫上句號。
銀河系中心黑洞是距離地球最近的超大質量黑洞，也是研究「吸積」過程的最理想實驗室。來自美國、英國、荷蘭、中國等國的幾十名科學家組成了國際團隊，包括這篇論文的第一作者上海天文台客座研究員王青德教授與合作者袁峰在內。這支團隊基於世界上解析度最高的X射線望遠鏡(Chandra)，聯合申請了300萬秒的相關觀測課題，成為這台望遠鏡有史以來最大的觀測課題之一。他們通過對銀河系中心的詳盡觀測，得到了豐富的數據，通過分析鐵元素的射線，證明外流的確是存在的。
具體來說，這項研究表明:大約99％進入黑洞勢力範圍的氣體最終沒有被黑洞吞噬，而是以外流的形式損失掉了，只有1％進了「洞」。對於這一現像的原因，袁峰給出的答案是:黑洞有選擇性，並非統吃，要靠「犧牲」大部分外流，帶走「吸積流」的能量和角動量，才能讓小部分氣體成功「進洞」。研究人員認為，這種模式的「吸積」正在宇宙中大部分星系核心中發生，這也有助於理解為何大部分星系核心的輻射如此微弱
關鍵字: 黑洞宇宙銀河系