尋常還是稀有?首觀察到黑洞自發磁翻轉

作者 | 發布日期 2022 年 05 月 11 日 18:15 | 分類 天文 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


我們知道太陽、地球磁場都會翻轉,但沒想過超大質量黑洞也會翻轉得如此徹底。2.36 億光年外,一個超大質量黑洞可能就在我們眼前翻轉了磁極。

嚴格來說,黑洞本身沒有磁場,但當周圍密集電漿繞著黑洞旋轉時,帶電粒子會產生電流與磁場。我們的太陽每 11 年翻轉一次磁場,伴隨著人類已觀察數世紀的太陽黑子數量多寡週期;地球每隔數十萬年也會發生一次磁翻轉,但多數科學家相信超大質量黑洞不可能發生磁反轉,因為黑洞周圍的電漿方向不會自發改變,因此黑洞磁場應該非常穩定。

所以當天文學家看到黑洞磁場經歷磁場翻轉證據時,可以想像他們有多驚訝。

2018 年 3 月上旬,全天自動超新星搜索計畫(All-Sky Automated Survey for Supernovae )發現 2.39 億光年外的 1ES 1927+654 星系突然發生變化,可見光亮度增加了 100 倍。

發現後不久,NASA 尼爾·格雷爾斯雨燕天文台(Neil Gehrels Swift Observatory)立刻投入觀察該星系的 X 射線和紫外光,卻發現該星系早在 2017 年底就已變亮,它的紫外線發射量增加 12 倍但逐漸下降,到了 2018 年 6 月,高能 X 射線輻射已然消失。

但消失約 4 個月後,X 射線輻射於 2018 年 10 月再度出現,到了 2021 年夏天,該星系已完全恢復到過去狀態。

當時,科學家以為變亮原因是有恆星靠近超大質量黑洞引起潮汐破壞事件,倒楣恆星被撕裂並進入黑洞吸積盤流動、因高速摩擦而釋出光芒。但新研究調查了無線電到 X 射線全光譜範圍,注意到 X 射線強度下降非常快,由於黑洞 X 射線通常是帶電粒子在強磁場中盤旋產生,因此表明黑洞附近磁場突發劇變。

與此同時,可見光和紫外光強度都增加,代表黑洞吸積盤某部分變得越來越熱,這些與潮汐破壞事件沒有太大關聯。

如團隊所示,只有磁場翻轉更能解釋這些數據。當黑洞吸積盤引發磁反轉時,吸積盤外緣磁場會減弱,讓吸積盤更容易加熱。同時,弱磁場代表帶電粒子能產生的 X 射線也較少。待磁場完成翻轉,吸積盤便恢復原本狀態。

這是科學家首次觀察到超大質量黑洞磁翻轉,我們尚不清楚黑洞這種行為很稀有還是相當普遍。新論文發表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

(首圖來源:NASA