微類星體的噴流機制,是極高能粒子加速最佳觀測點

作者 | 發布日期 2025 年 10 月 10 日 22:42 | 分類 天文 line share Linkedin share follow us in feedly line share
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微類星體的噴流機制,是極高能粒子加速最佳觀測點

天文學家用「高能輻射成像望遠鏡系統」(Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System,VERITAS)觀測一個極為獨特的微類星體 SS 433。研究揭示噴流中高能粒子的加速機制,對了解類星體與黑洞噴流的物理過程有關鍵意義。

類星體(quasar)是光度極高的天體,位於星系核心區域,由超大質量黑洞吸積周圍物質並釋放能量驅動。微類星體(microquasar)則是類星體的縮小版,通常由緻密天體(黑洞或中子)星與伴星組成。當緻密天體從伴星吸積物質時,會形成吸積盤並噴射出高速噴流,使整個系統呈現與類星體相似的高能特性。目前銀河系有確認明顯噴流活動的微類星體僅約十多個,可謂極為罕見。這些系統是研究黑洞吸積與噴流形成的理想實驗室,因距離近、變化快,能數日內觀測到能量釋放與結構演化。

SS 433 距離地球約 1.8 萬光年,是人類發現的第一個微類星體。它由一顆恆星級質量黑洞和一個白色、高溫 A 型恆星伴星組成,兩者公轉週期約 13 天。最特別之處在於,它有具歲差運動(類似陀螺慢慢擺動的現象)的相對論性噴流,延伸達數十光年,並與周圍介質互動,並在各波段產生輻射。

▲ 藝術家描繪的微類星體 SS 433 及所在超新星殘骸 W50。紫紅色的雲狀結構即為超新星爆炸後形成的殘骸,中心位置 SS 433 是黑洞與伴星組成的雙星系統。黑洞從伴星吸積物質,形成高溫吸積盤並噴射出相對論性噴流(藍色)。這些噴流貫穿整個殘骸,塑造對稱的「耳朵狀」外觀。(Source:Science Communication Lab for MPIK / H.E.S.S. Collaboration)

團隊 2009~2023 年長期觀測 SS 433,發現噴流可將粒子加速至約 1 兆電子伏特等級能量。觀測結果顯示,極高能輻射分布沿著噴流軸方向延伸,推測來自噴流與星際介質交互作用的區域。並未發現明顯的伽瑪射線變化,顯示這些輻射可能源自穩定且長期的加速過程。

SS 433 已成為微類星體研究極高能粒子加速的標準範例。成果不僅讓我們窺見黑洞噴流與星際介質間能量交換,也讓這些微類星體成為理解遙遠宇宙類星體活動的重要縮影。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖為示意圖,來源:Pixabay

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