祝贺中国科学家!黑洞又一个“秘密”被人类看到:磁囚禁盘是啥?

2023-09-09 11:22:30 来源:说宇宙

9月1日,科技日报记者从武汉大学得到消息,该校的物理科学与技术学院天文系副教授游贝团队最近在《科学》杂志上发表了一篇文章, 详细阐述了他们对黑洞吸积磁场的观测与研究结果 。


(资料图片仅供参考)

这个发现也意味着,黑洞的又一个“秘密”被人类揭开,更令人兴奋的是, 这项研究是由中国科学家领导的 。

黑洞吸积盘

黑洞 ,是 宇宙中的一个大质量天体 ,而 吸积盘 ,则 是以它为中心天体形成的,围绕着黑洞进行轨道运动的弥散物质结构 。

吸积盘是天体物理学中 普遍存在的现象 ,除了黑洞,许多天体都拥有自己的吸积盘,比如伽玛射线暴和活动星系核等。通常来说, 吸积盘来自中心天体产生的物理喷流 ,之所以中心天体会产生喷流, 目的是为了在 不损失自身太多质量 的前提下,释放自己的角动量 。

通常,拥有吸积盘的天体, 其自身的质量都非常可观 ,也只有较大的质量,才能让中心天体扭曲时空的程度更大,捕获更多从它周围经过的物质。

黑洞磁囚禁盘

当被捕获的物质(包括气体)进入吸积盘时,它们会沿着一条被称为 tendex线 的轨迹运动。

黑洞的吸积盘非常热, 热到足以穿过事件视界,朝外辐射X射线 。同时,吸积的过程还会释放巨大的能量, 可以将物体质量的10%至40%都转换成能量 ,而核聚变的过程只能达到0.7%。

正因为大质量天体,比如黑洞,它们在吸积气体时会产生剧烈的作用,于是科学家认为, 吸积的过程也会造成磁场向内被拖曳 。理论上,气体被吸入时外部的 磁场也将随之进入黑洞 ,那么 吸积流中的磁场就会变得越来越强 。

研究现状

关于磁囚禁盘的 理论模型已经十分完善 ,科学家通过这个模型也解释了许多黑洞存在的现象,这代表 磁囚禁盘是存在的 。

然而,就像黑洞本身一样,曾经有无数物理学家预言它的存在,但是人们一直没能找到有关黑洞的直接观测证据,直到2019年,黑洞才被拍下了第一张照片。

根据此前的许多研究可以得到,作为M87星系中心的 超大质量黑洞 ,在它的周围 可能存在着磁囚禁盘 ,但 始终缺乏直接证据 。为了更好地寻找观测证据,科学家将视线转向只会在偶尔才进入爆发态的 恒星级黑洞 。

意义于未来

这一研究不仅为磁囚禁盘的存在 找到了直接的观测证据 ,更重要的是,科学家们还弄清楚了 吸积流中磁场究竟是如何运输的 ,以及 磁囚禁盘是如何形成的 这两个关键问题。

未来,科学家能在此研究的基础上, 进一步探索更大质量黑洞的磁场形成等问题 ,可以说,这项研究取得的成果,意义十分重大。

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