2019-07-04 05:33:01
X射线在黑色的海洋上划出黑洞

就像海洋中的漩涡一样,空间中旋转的黑洞在它们周围形成一个旋转的洪流。然而,黑洞不会产生风或水的漩涡。相反,它们产生的气体和尘埃盘加热到数亿度,在X射线光下发光。

利用美国宇航局钱德拉X射线天文台的数据和数十亿光年的机会对准,天文学家已经采用了一种新技术来测量五个超大质量黑洞的旋转。其中一个宇宙漩涡中的物质围绕其黑洞旋转,其速度大于光速的70%左右。

天文学家利用了一种称为引力透镜的自然现象。正如爱因斯坦所预测的那样,通过恰当的对齐,大型物体(如大星系)的时空弯曲可以放大并产生远处物体的多个图像。

在这项最新研究中,天文学家使用钱德拉和引力透镜来研究六个类星体,每个类星体由一个超大质量黑洞组成,它迅速消耗周围吸积盘中的物质。通过介入星系从这些类星体中引入的光的引力透镜产生了每个类星体的多个图像,如四个目标的钱德拉图像所示。需要Chandra的锐利成像能力来分离每个类星体的多个透镜图像。

研究人员在这项研究中取得的关键进展是他们利用了“微透镜”,其中插入的透镜星系中的各个恒星提供了来自类星体的光的额外放大。更高的放大率意味着更小的区域产生X射线发射。

然后研究人员利用旋转黑洞在其周围拖动空间的特性,使物质绕黑洞轨道移动到非旋转黑洞的轨道。因此,对应于紧密轨道的较小发射区域通常意味着更快速旋转的黑洞。作者从他们的微透镜分析中得出结论,X射线来自如此小的区域,黑洞必须快速旋转。

结果显示,被称为“爱因斯坦十字架”的透镜类星体中的一个黑洞正以或尽可能以最大速率旋转。这对应于事件视界,黑洞的不归点,以光速旋转,大约每小时6.7亿英里。样品中的另外四个黑洞平均旋转的速度大约是最大速率的一半。 (第6次没有估计旋转。)

对于爱因斯坦十字架,X射线发射来自盘的一部分,其小于事件视界的大小的2.5倍,而对于其他4个类星体,X射线来自大小的四到五倍的区域。事件视界。

这些黑洞如何快速旋转?研究人员认为,这些超大质量黑洞很可能是通过数十亿年来从一个相似的旋转方向旋转的吸积盘而不是从随机方向上积累大部分材料而增长的。就像旋转木马一样被推向同一个方向,黑洞不断加快速度。

Chandra检测到的X射线是在黑洞周围的吸积盘在黑洞附近的盘上产生数百万度的云或电晕时产生的。来自该电晕的X射线从吸积盘的内边缘反射,并且黑洞附近的强重力使反射的X射线光谱变形,即在不同能量下看到的X射线的量。在这里研究的类星体的X射线光谱中看到的大的扭曲意味着盘的内边缘必须靠近黑洞,这进一步证明它们必须快速旋转。

类星体距离地球的距离为88亿至109亿光年,黑洞的质量为太阳的1.6亿至5亿倍。这些观察结果是钱德拉用引力透镜类星体进行的最长观察,总暴露时间在1.7到5.4天之间。

猜您喜欢的其它内容