發現黑洞附近重複向外噴出熱風,高溫達 40,000 度

作者 | 發布日期 2019 年 08 月 08 日 9:34 | 分類 天文 , 航太科技 follow us in feedly


天文學家首次從黑洞附近發現了規律向外流的熱風,進一步分析表明,或許是強烈 X 射線輻射壓所致。

名為「Swift J1357.2-0933」的 X 射線瞬變源(X-ray transient)於 2011 年首度被發現,距離地球約 25,000 光年。X 射線瞬變源可以是一顆低質量恆星、中子星、白矮星或黑洞,而 Swift J1357.2-0933 是由一個黑洞和一顆低質量恆星(約太陽質量 6 倍)所組成的二元系統,自發現以來就備受科學家關注。

在這種二元系統中,來自恆星的材料會不斷被黑洞吸收,並在黑洞周圍形成吸積盤,當盤面物質變熱、處於不穩定狀態並釋放大量能量時,常伴隨有大量 X 射線爆發。

然而英國南安普敦大學天體物理學家 Phil Charles 表示,這個系統異常之處在於其光亮度(optical brightness)呈現週期性下降,且當有 X 射線爆發時,光亮度下降的週期會在 2~10 分鐘之間更迭,天文學家從未在其他觀察對象中見過這種奇怪行為。

2017 年中左右,天文學家興奮地收到了 Swift J1357.2-0933 第二次 X 射線爆發訊號,終於可以進行更詳細的研究。只不過,該物體亮度比肉眼可見的最暗恆星還要黯淡約 10,000 倍,因此科學家必須使用非常大的望遠鏡觀測,位於南非的南非大望遠鏡(Southern African Large Telescope,SALT)便在這裡派上用場。

南非大望遠鏡每 100 秒就拍攝一次目標對象,並獲得超過 1 小時令人驚嘆的光譜結果:出現氦離子的吸收譜線,這說明物質既稠密又炙熱──約 40,000℃。

而這次更驚人的發現在於光譜出現藍移特徵,換算後等於物質以大約每秒 600 公里的速度向我們吹來,而且這些光譜特徵只有在光亮度下降時可見。是什麼因素驅使這一股又一股炙熱風物質週期性的遠離黑洞?團隊認為應該是形成於黑洞附近的強烈 X 射線輻射壓所致。

已知銀河系內有數十個黑洞-恆星二元系統,質量介於太陽的 5~15 倍;分析這類型物體,有利於了解恆星演化的終點和緊湊物體,畢竟我們銀河系中心的超大質量黑洞也有很大一部份吸積材料被吹走,假如是超大質量黑洞周遭規律噴發熱風,很可能對其他星系產生巨大影響。

新論文發表在《皇家天文學會月報》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。

(首圖來源:John Paice/南安普敦大學