連時空都被迫旋轉,發現黑洞通過磁重聯,為類星體噴射流供能

天空之城 2020/10/26 檢舉 我要评论

前言:磁重聯(magnetic reconnection),或磁力線重聯(magnetic field line reconnection),又稱磁場湮滅,是天體物理中一種非常重要的快速能量釋放過程,也是磁能轉化為粒子的動能、熱能和輻射能的過程。

幾乎所有星系中心都有一個黑洞,黑洞具有難以想像的巨大質量,因此可以吸引物質、氣體甚至光。但它們也可以以等離子射流的形式發射物質:一種從星系中心噴出具有巨大能量的等離子束,等離子射流可以延伸到數十萬光年的遙遠太空。當這種強烈的輻射被發射出來時,黑洞仍然是隱藏的,因為它附近的光線被強烈地彎曲,即事件視界,導致了黑洞「陰影」的出現。

這是由事件視界望遠鏡(EHT)合作的科學家,對巨型橢圓星系M87中大質量黑洞的報導。在同樣是黑洞的類星體3C279中,EHT研究小組發現了另一種現象:在距離黑洞陰影一千多倍的地方,等離子體噴流的核心突然亮起。這些噴流的能量是如何像通過一個看不見的煙囪一樣到達那裡,目前還不清楚。探測到極閃爍的伽馬輻射,天體物理學家阿米特·舒克拉(Amit Shukla)現在已經用美國宇航局(NASA)空間望遠鏡費米-LAT(Fermi-LAT)觀測到了這個類星體。

舒克拉之前一直在朱利斯-馬克西米利安大學(Julius-Maximilians-University,JMU)維爾茨堡進行研究。舒克拉發現,在毫米波長范圍內發現的噴流核心也發出高能伽馬輻射,但亮度極其閃爍,這種亮度可以在幾分鐘內翻一番,其研究成果發表在《自然通訊》期刊上。亮度變化序列的特殊模式是一種稱為磁重聯的普遍過程特徵,這種過程發生在許多具有強磁場的天體中,太陽活動也與磁場的動態和重聯有關。

歐洲航天局歐空局的太陽軌道器任務觀測到了太陽大氣中的「campfires」證明了這一點。但回到類星體3C279:對資料的分析揭示了光曲線中磁場重聯的特殊模式,感覺就像突然破譯了黑洞字母表中的一個象形文字。在磁重聯的接過程中,最初儲存在磁場中的不可見能量突然在無數「迷你射流」中釋放出來。在這些射流中,粒子被加速,然後產生觀測到的伽馬輻射。磁重聯將解釋能量如何從黑洞到噴射流的核心,以及它最終從哪裡來。

類星體3C279中黑洞附近的時空被迫旋轉,錨定在黑洞周圍等離子體上的磁場會排出噴流,減緩黑洞的旋轉,並將其部分旋轉能量轉化為輻射。

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