聆聽黑洞的「回音」,新方法找出銀河系內 8 個新黑洞回波事件

作者 | 發布日期 2022 年 05 月 04 日 17:14 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


當一個黑洞活躍進食時形成吸積盤,位於吸積盤內緣最靠近黑洞區域會不時發出明亮耀斑,當這光芒碰到塵埃有可能被彈回來形成回波──麻省理工學院團隊現在找到一種新方法尋找黑洞回波,成功發現了 8 個新回波事件。

除了位於核心的超大質量黑洞,銀河系內還散佈著數以千萬計的小黑洞,由於引力強到連光都無法從中逃脫,因此平常它們黑暗不可見,除了極少數進食情況下,黑洞從附近吸收氣體與塵埃發出壯觀的 X 射線爆發,才可能被探測到。

這些光會從被激發的氣體中反射與形成回波,短暫照亮黑洞這個極端環境。最近,麻省理工學院天文學家團隊試著用新算法尋找附近 X 射線聯星的閃光與回波,並繪製黑洞附近樣貌,就像蝙蝠利用聲波識別周遭環境一樣。

回波代表了 2 種 X 射線光出現時間延遲,一種是直接從冕區(最靠近黑洞的區域)發出,另一種則是冕區發出的光被外圍塵埃氣體反彈回來,分析 2 種 X 射線光的時間差,可以估算冕區與吸積盤的距離。

團隊也藉新算法梳理中子星內部組成探測器(NICER)數據,成功發現銀河系內 8 個產生回波的新 X 射線聯星系統,這些黑洞質量範圍約為太陽質量 5~15 倍。此外,科學家還將 X 射線回波轉換為聲波,可以點擊下方影片聽聽黑洞的回音。

此前,銀河系只知道 2 個會發射 X 射線回波的相關系統,這些黑洞在爆發期間首先射出接近光速的相對論噴流,但在某刻黑洞發出最後一次高能閃光,然後轉變為「較軟」狀態。研究團隊從中發現,所有 X 射線聯星系統在上述過渡狀態下,脈衝與回波時間間隔都變長了,這說明冕區與吸積盤之間的距離變大,可能是冕區會短暫向外與向上膨脹。

新研究除了幫助天文學家更理解黑洞進食的變化,也有助於更理解超大質量黑洞的爆發如何影響所處星系的演化。新論文發表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

(首圖來源:NASA/麻省理工學院