比太陽大30倍的恒星被黑洞吞噬:100光年內都可「聽」到慘叫

天空之城 2020/09/01 檢舉 我要評論

距離地球1.5萬光年外,科學家發現一個由黑洞、大品質恒星構成的天體系統:SS 433,該系統內的恒星正在被黑洞所吞噬!1.5萬光年的距離並不遙遠,也位於銀河系內,這個黑洞當然與人馬座SgrA *黑洞無法相提並論,品質只有20個太陽品質,但卻具備黑洞所有的行為特徵,將一顆30倍太陽品質的伴星給吞噬了。

圖片解讀:SS 433天體系統的基本結構,一個黑洞和一顆大品質恒星,恒星上的物質被剝離下來,被黑洞吞噬

圖片解讀:黑洞輻射出一定頻率的伽瑪射線,奇怪的是,100光年外的J1913 + 0515氣體雲也輻射出類似週期的信號

我們一般聽說的是大黑洞吞噬恒星,但這一次卻相反:一個小黑洞把伴星給吞噬了,而且還釋放出強烈的伽瑪射線信號,如同「尖叫」般在宇宙中蕩漾。在距離黑洞100光年外的地方都可以「聽」到以伽瑪射線形式釋放的「慘叫」,因為這裡有一片編號為J1913 + 0515的氣體雲,也對外輻射出相同週期的伽瑪信號,似乎是這個黑洞的「心跳」。

從以上描述可以看出,SS 433系統不簡單,有兩個值得關注的點:第一個是20倍太陽品質的黑洞正在吞噬一個比自己還大的恒星,儼然一副小黑洞勵志成長的縮影,通過不斷吞噬比自己還大的天體實現成長;第二個是黑洞輻射出強大的伽瑪射線,把100光年外的J1913 + 0515氣體雲也整出了相同的頻率。

圖片解讀:SS 433系統中黑洞的兩極噴流,是類星體的一個典型特點

圖片解讀:由於吸積盤所處的軌道平面並不固定,就像陀螺儀那樣傾斜著旋轉,於是噴流也形成了螺旋狀噴射的軌跡

其機制為黑洞附近的快質子穿過了J1913 + 0515氣體雲,從表像上看是黑洞通過「遠端遙控」的手段讓J1913 + 0515氣體雲也對外釋放相同的頻率,其內在本質是黑洞的快質子在起作用。由於兩者距離相差太大,達到100光年,這個說法是否能夠成立也帶有疑問。快質子穿過100光年的距離,撞上了這片氣體雲中,產生了伽瑪射線輝光,這可能是我們在銀河系中發現的第一例此類事件。

SS 433天體系統最吸引人的地方還是它作為一個微型類星體而存在,黑洞從恒星上吸積物質,形成肉眼可見的吸積盤,有些物質沒有落入黑洞中,從黑洞的兩極噴射出來,形成兩束高能噴流。由於吸積盤所處的軌道平面並不固定,就像陀螺儀那樣傾斜著旋轉,於是噴流也形成了螺旋狀噴射的軌跡。此類模式符合類星體的運行機制,但由於類星體背後的黑洞一般是超大品質黑洞,兩極噴流可達到數萬光年,SS 433中的黑洞只有20倍太陽品質,相差懸殊,我們只能將SS 433認為是一個微型類星體。

圖片解讀:正兒八經的類星體中心是超大品質黑洞, 但SS 433中並非如此

SS 433系統中的黑洞和恒星相互公轉的軌道週期為13天,螺旋噴流就像正弦波那樣輻射到周圍宇宙空間中,週期為162天,儼然像恒星發出的求助信號,噴流中的高速粒子、強磁場還會形成X射線。遠在100光年外的J1913 + 0515氣體雲也有相同頻率的伽瑪輻射,這一點令人驚歎,由於該氣體雲並沒有處於噴流的軌跡上,兩者之間的供能機制依然僅限於猜測,前文所說的快質子流是目前最可信的一種說法。

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