2013年7月23日星期二

观测X射线 证明黑洞旋转

【新生10月8日讯】据大纪元编译报导-天文学家利用美国国家航天航空局(NASA)的钱德勒观测仪(Chandra X-ray Observatory)和欧洲太空总署XMM-牛顿观测仪(XMM-Newton Observatory)可以清楚地从铁所发出的X光中看出黑洞是否在旋转。[右图为艺术家笔下的钱德勒X射线观测仪(望远镜)。(NASA)]
在恒星级黑洞(stellar black holes)附近所观察到的气体流和异常的重力作用,和超级大黑洞(supermassive black holes)的情况类似。由于恒星级黑洞和它的大块头表哥──超级大黑洞的相似性,所以对科学家而言,恒星级黑洞是个方便的比例模型(scale models)。

黑洞有至少两种不同的大小。恒星级黑洞的质量大约是太阳的5─20倍,而超级大黑洞的质量则比太阳大上数百万、甚至数十亿倍。

在汉斯维尔(Huntsville,Ala.)一场《钱德勒四年》座谈会中,麻州剑桥哈佛史密斯梭尼尔天体物理学中心的琼.米勒(JonMiller)说:「发现恒星级黑洞和超级大黑洞的高度相关性是一个很大的突破。因为恒星级黑洞较小,所以任何事件的发生都比超级大黑洞快一百万倍。因此可以用恒星级黑洞来作为理论的实验基础,测试旋转的黑洞如何影响靠近它的太空和物质。」

恒星级黑洞内X光产生的原因是其附近邻居恒星气体旋转至黑洞时,被加热到数千万度。该气体内的铁原子产生了明显的X光信号,这可以被用来研究黑洞附近颗粒的轨道。举例而言,黑洞的吸引力可将X光转变成较低的能量。

当邻近恒星的气体被卷入恒星级黑洞时,会产生数千万度高温。在这些气体中的铁原子,被加热后会产生特殊的X光信号,科学家可以利用这种信号来研究黑洞附近粒子的轨道。

「最新的研究提供了衡量恒星级黑洞的X光光谱最精确的方式,」米勒表示,「这些资料帮助我们在恒星级黑洞附近的时空几何学上提供最佳视野」。


旋转的黑洞(NASA)

黑洞附近的颗粒运行轨道一部份取决于黑洞附近空间的弯曲程度,也随著黑洞旋转速度的快慢改变。旋转的黑洞会拖著附近的空间一起旋转。

钱德勒观测仪所观察的第3恒星级黑洞(GX339─4)呈现出它旋转的速度很快。温暖的气体云以每小时大约三十万英里的速度从黑洞流泄掉。在超级大黑洞附近也可以观察到类似的温暖气体流。

XMM─牛顿和钱德勒观测结果亦表明,过去日本ASCA卫星所观察到的一些超级大黑洞也旋转的很快。米勒的最新研究结果显示,旋转的恒星级黑洞和超级大黑洞附近的特殊太空几何学很类似,或许似星和超级大黑洞在其他方面也很类似。强有力的高能量颗粒喷出物,在两类型黑洞附近都可以找得到。

为何有些恒星级黑洞会快速的旋转,有些则不会呢?天文学家认为,一个可能是一颗大质量恒星崩毁时,旋转的差异性就固定了。另一个转速快慢的原因全赖黑洞从伴星身上吃下物质的时间快慢,吃得越多转得越快。转速较快的黑洞如XTE J1650-500和 GX 339-4都拥有低质量的伴星。这些相对长命的恒星可能持续地喂食黑洞更久,并让它转速更快。伴随Cygnus X-1黑洞的短命伴星,就没有机会让Cygnus X-1转动起来。(资料及图片来源:NASA)

其他关于钱德勒的资讯和故事请参考:
http://chandra.nasa.gov
http://chandra.harvard.edu(http://www.dajiyuan.com)

发稿:2003年10月8日    更新:2003年10月8日

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