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一个星系“怀抱”两个大暗洞 是栽怎样的体验
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一个星系“怀抱”两个大暗洞 是栽怎样的体验
浏览:99 发布日期:2020-07-11

绝大片面星系中央都盘踞着一个重大无比——超大质量暗洞,其质量大约是数百万倍甚至数十亿倍太阳质量不等。

现在不益看测数据表现,每个星系中央都有一个超大质量暗洞,几乎异国破例。它们有着差别的状态——有的正在吞噬物质、活跃变态;有的停留“进食”、坦然沉睡。

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然而,比来的一项钻研却发现星系中央能够存在两个超大质量暗洞。

近期,一个国际钻研团队发现了11个活跃星系的周期性伽马射线暴发,其中2个为已知源,9个为新源。钻研者认为导致这一表象的因为能够有多栽,其中一栽便是这些星系的中央存在两个超大质量暗洞。

该钻研收获已发外在《天体物理学》期刊上。

周期性转折信号或是主要特征

确定伽马射线信号的周期性模式,就像是在狂风暴雨的海洋中找出由一艘幼船驶过而引首的微弱、有规则的波纹

多所周知,暗洞引力重大,连光也无法逃行其“魔爪”。湮没于星系中央的超大质量暗洞,是如何被找到的?

原形上,暗洞处于活跃的“进食”状态时,其附近物质在被吞噬的过程中相互摩擦开释能量,形成清明的吸积盘;有片面物质能够在被“吃”之前沿着旋轴的倾向喷射出高能粒子,产生喷流。

科学家就是议定不益看测吸积盘或喷流开释的电磁波信号,发现了这些潜在在星系中央的暗洞。“清淡情况下,科学家可议定光学波段电磁信号不益看测暗洞吸积盘,而喷流的大片面能量则是以伽马射线、X射线和射电辐射的样式开释。”中国科学院国家天文台钻研员陆由俊在批准科技日报记者采访时外示。

在此次钻研中,钻研人员便是行使了美国国家航空航天局(NASA)费米太空看远镜长达9年的伽马射线不益看测数据,较为体系地梳理了2000多个星系中央的活跃暗洞信号,最后找出11个具有周期性转折规律的伽马射线源,转折周期平均2年旁边。

“确定伽马射线信号的周期性模式,就像是在狂风暴雨的海洋中找出由一艘幼船驶过而引首的微弱、有规则的波纹。”文章第一作者、西班牙马德里大学佩尼尔博士外示,这一钻研效果或将声援星系中央存在两个超大质量暗洞的不益看点。

星系中央双暗洞为何能够会导致周期性伽马射线信号?陆由俊外示,能够从以下两个方面来理解。

一方面,双暗洞相互扰行会导致喷流亮度发生周期性转折。倘若星系中央存在两个相互绕转的超大质量暗洞,二者周围的吸积盘也会周期性“转圈”,落入暗洞中的物质质量也会存在周期性转折规律,进而影响暗洞发射的喷流亮度,看远镜就会授与到周期性伽马射线信号。

另一方面,双暗洞绕转也会导致喷流的喷射倾向发生周期性转折。就像地球同时存在公转和自转相通,双暗洞模型中,每个暗洞都存在绕另一暗洞旋转的轨道角行量,以及自己旋转的自转角行量。清淡,轨道角行量和自转角行量并不相通,二者耦相符,自转角行量会在轨道角行量的扰行下发生周期性转折,喷流的倾向也就会随之转折。想象一下,原本单一暗洞的喷流倾向是固定的,然而由于另一个暗洞的扰行,原本倾向固定的喷流在一个周期内以暗洞为中央来回摇曳。由于地球上的看远镜首终处于不益看测现在的的某一特定倾向,因此吾们授与到的伽马射线信号也时强时弱,具有规律性。

“除了伽马射线,此前也有学者议定梳理吸积盘发射的光学波段信号,以周期性光变行为双暗洞存在的不益看测按照。”陆由俊外示。

自然,导致不益看测信号周期性转折的因为并非只有双暗洞,单一暗洞吸积盘或喷流的进行、暗洞吸积盘自己的准周期振荡等也能够导致相通的周期性不益看测效果。

早有揣摸却匮乏不益看测“实锤”

双暗洞以较高角速度相互绕转,会将挨近的恒星“踢行”,导致星系中央的恒星密度变矮

其实,这并非是天文学家第一次挑及双暗洞模型不益看点,数十年前就有学者挑出过星系中央存在超大质量双暗洞的理论推想,却不息异国在实际不益看测中找到“实锤”。

“学界主流不益看点认为,两个星系碰撞或相符并后能够会在星系中央形成超大质量双暗洞体系。”陆由俊说。

天文学家此前已经不益看测到过许多次两星系碰撞或相符并,外明这栽表象并不稀奇,甚至在宇宙早期发生的频率会更高。例如,此前《自然》期刊上曾发外过一项钻研收获,钻研人员一次性发现了数个星系相符并的例子,关于我们星系中央暗洞也在相互挨近。固然现在尚未形成真实意义上的单星系双暗洞体系,但经过异日长时间的演化,终将会形成双暗洞。

倘若星系中央真的存在超大质量双暗洞,会给星系带来怎样的影响?

陆由俊通知科技日报记者,双暗洞以较高角速度相互绕转,会将挨近的恒星“踢行”,导致星系中央的恒星密度变矮。不益看测方面,也会展现前文挑及的相关电磁信号周期性转折,其光谱各波段的能量配比和发射线轮廓转折也会与单暗洞星系有所差别。

他进一步指出,若想证实星系中央双暗洞的理论推想,最“浅易强横”的手段就是议定天文不益看测,找到单个星系中央存在两个亮核,即两个暗洞,并别离伴有吸积盘、喷流等典型的暗洞特征图像。

另一方面,学界推想星系中央超大质量双暗洞在相互挨近、相符并的过程中会辐射出较强的引力波。2016年,天文学家首次探测到来自恒星级双暗洞相符并的引力波信号。自然,倘若是星系中央的超大质量暗洞,其挨近、相符并过程中开释的引力波能量就会比此前不益看测到恒星级质量双暗洞的引力波高,但频率更矮。吾国正在计划建设的空间引力波探测设备,主要现在的之一就是探测星系中央的大质量双暗洞并相符。

“遗憾的是,迄今为止还异国找到真实让一切人钦佩的星系中央超大质量双暗洞的案例。”陆由俊说。

还需“擦亮眼睛”耐性期待

接下来还要不息追求其背后相关星系形成、演化,以及双暗洞体系特性、相符并等表象的机制

在科学技术飞速发展的今天,为何首终异国找到星系中央存在双暗洞的“实锤”?

陆由俊指出,最先是由于看远镜的分辨率还不足高。有一栽能够性是现在吾们在邻近宇宙中不益看测到的某些星系中央实在存在超大质量双暗洞,但受限于看远镜的分辨率,只表现出了一个亮核,被误认为是单暗洞星系。因此吾们还必要一双更添锐利清明的天文不益看测“眼睛”。

其次,人类天文不益看测的时间尺度远远不能。自天文学家伽利略倚赖其制作的一架折射式看远镜将天文学带入了看远镜时代首,当代天文不益看测历史充其量也仅有数百载。对于人类来说,这也许相等漫长,但茫茫宇宙长河中,百余年恰如弹指一挥间。“吾们能够错过了宇宙中的许多‘精彩时刻’,因此星系中央双暗洞的证据也许必要异日长时间的期待和探寻,如探测到大质量双暗洞并相符发射的矮频引力波等。”陆由俊说。

然而,即便吾们相等幸运,这一推想能够在不久的异日得以证实,这也并非尽头,而是首点。

“理解双暗洞与其周围环境的相关对于构建星系形成、演化的完善图景至关主要。”文章相符著者、美国克莱姆森大学物理与天文科学系副教授马可·阿杰罗说。

陆由俊也指出,就算吾们清晰找到了星系中央双暗洞的证据,接下来还要不息追求其背后相关星系形成、演化,以及双暗洞体系特性、相符并等表象的机制。

“届时,能够结相符电磁波理论与引力波理论,共同探究暗洞的内心,从而发掘出相关时空的更多新闻,添深吾们对宇宙内心的理解。”陆由俊说。(演习记者 于紫月)

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