迄今最精确黑洞图像-非常接近《星际穿越》“卡冈图雅”黑洞

更新:2021-08-11

  此前,全球多家天文台同时公布了人类拍摄的第一张黑洞照片,而NASA又根据这张照片绘制了更加精确的黑洞图像。这张绘制的黑洞图像非常接近电影《星际穿越》中的“卡冈图雅”黑洞。

迄今最精确黑洞图像卡冈图雅

迄今最精确黑洞图像-非常接近《星际穿越》“卡冈图雅”黑洞

  这是一个由黑洞本体、光线、吸积盘等组成的系统。最中间黑色的部分是黑洞的影子,约为视界的两倍。外边的一圈细细的光线被称为光子圈。

迄今最精确黑洞图像-非常接近《星际穿越》“卡冈图雅”黑洞

  整个外围绕着黑洞旋转的,就是巨大的吸积盘,由各种高速旋转、缓慢坠向黑洞的物质、气体组成,因为强烈的碰撞、辐射而变得极为明亮。

  上方其实是吸积盘远端,下方则是吸积盘远端的底部,黑洞的引力场扭曲光线传播路径,这种现象属于透镜效应。

  吸积盘左侧的图像比右侧明亮很多,这是因为此处假设吸积盘逆时针旋转,左侧的物质在朝着观察者的方向高速运动,由于多普勒效应而变得明亮,右侧则变得黯淡。

  无独有偶,在11月21日出版的《皇家地理学会月报》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上,一个国际地理学家团队发布了一项新发现,或许可认为《星际穿越》里孤单的“卡冈图雅”供给一个合理解说。

  他们剖析了多个地理台站长达数十年的观测数据,在间隔地球大概9000万光年的一个矮星系中,发现了一个不同寻常的光点。那个矮星系名为马卡良 117,坐落北斗七星的斗勺当中。那个光点则被称为SDSS 1133,特征与超大质量黑洞相符。尽管超大质量黑洞一般存在于星系基地,但SDSS 1133间隔这个矮星系的基地最少有2600光年。

迄今最精确黑洞图像-非常接近《星际穿越》“卡冈图雅”黑洞

  2013年6月,这些科学家使用坐落夏威夷莫纳克亚山顶凯克地理台口径10米的凯克Ⅱ望远镜,获得了这个天体的高分辩率近红外印象。经过对相片的分 析,他们发现SDSS 1133的发光区域宽度不到40光年,而马卡良117的基地也闪现出了恒星密布构成的痕迹,还有别的特征标明这个星系近来发作过动荡。

  凯克Ⅱ望远镜拍照的高分辩率近红外印象,闪现SDSS 1133的发光区域宽度不到40光年,而马卡良117的基地也闪现出了恒星密布构成的痕迹。

  研讨团队猜想,这也许是两个星系及其基地黑洞并合的结果。两个星系的磕碰与并合,会分裂它们原本的形状,发作新一轮恒星构成热潮。假如每个星系的基地都有一个超大质量黑洞,在两个星系合二为一以后,它们就会在新的星系基地构成一对“双星”,终究也会集并在一同。

  依照爱因斯坦的引力理论,黑洞在并合进程中会以引力辐射的方法开释很多能量。不断加快的质量会向五湖四海辐射出引力波,也就是时空构造中的涟漪。如 果两个黑洞质量一样,自转也一样,它们的并合发作的引力波在各种方向上就会是均匀的。但更也许出现的状况是,它们的质量和自转都不一样,这就会发作不平衡 的强力波辐射,将黑洞朝相反方向弹射出去。

  这样的弹射有也许满足微弱,直接把黑洞扔出它地点的星系,从此永无止境地在星系际空间漂泊下去。更多见的状况是,黑洞被弹射到一个长椭圆轨道上。尽管方位发作了改变,被弹射出去的黑洞仍会保存它周围的火热气体,继续发光发亮,直到这些气体悉数被它耗尽停止。

  听起来是不是很像《星际穿越》里的“卡冈图雅”,一个远离星系基地、孤单游荡在漆黑当中的超大质量黑洞?就这个问题,果壳网“科学人”专门采访了这项研讨的第一作者、瑞士苏黎世联邦理工学院的地理学家迈克尔·科斯(Michael Koss)。

  间隔咱们近来的大星系——仙女座大星系的基地,就有一个质量相当于1亿倍太阳的超大黑洞,与《星际穿越》里“卡冈图雅”的设定十分相似。

‘卡冈图雅’有也许是一个与SDSS

  1133类似的超大黑洞,”尽管还没有看过《星际穿越》,科斯已经跟别的看过影片的合作者讨论过有关的论题,“影片中的这个黑洞,是在暗射仙女座大星系 (M31)基地的那个黑洞,那个质量超大而又以最高速度自转的黑洞。40亿年后,假如咱们的银河系与仙女座大星系发作并合,也会发作一场剧烈的黑洞弹 射。”

迄今最精确黑洞图像-非常接近《星际穿越》“卡冈图雅”黑洞

  斯科对“科学人”解说说,“一个被弹射出星系的黑洞,的确比坐落星系细密基地的黑洞要孤单许多。但很有也许,这个黑洞仍然会保存一部分气体和物质在 它的吸积盘中,或许在穿越星系的进程中沿途吸积一部分物质。吸积,或许说物质落向黑洞而开释出引力能,是已知使用质量来获取能量的功率最高的方法,因而黑 洞经过吸积盘来保持较长时刻(比方上百万年)的发光,本来耗费不了太多的物质。”

  不过,研讨团队如今还无法百分百断定,SDSS 1133就一定是一个被弹射出原星系的超大黑洞。另外一种也许,它是一颗极为稀有的高光度蓝变星(Luminous Blue Variable,LBV)。此类恒星在终究爆破前好久,便会阅历周期性的迸发,将很多质量抛入太空。依照这种解说,SDSS 1133也许是有史以来观测到的周期最长的高光度蓝变星。

  咱们银河系中间隔近来的此类恒星,是大质量双星体系海山二(η Carinae),其间包括了一颗质量约为太阳90倍的高光度蓝变星。在1838年到1845年间,这个体系阅历了一场迸发,抛射出最少10倍太阳质量的 物质,使得它变成当时天空中第二亮堂的星星。19世纪90年代,它又阅历了一场规划较小的迸发。

  哈勃空间望远镜拍照的海山二,包括了一颗质量约为太阳90倍的高光度蓝变星。假如SDSS 1133不是“卡冈图雅”那样的超大黑洞,那必定是一颗继续迸发了近60年的高光度蓝变星。图像来历:NASA

  假如把SDSS 1133解说成一颗高光度蓝变星,这颗恒星最少有必要从1950年开端就简直继续不断地迸发,直到2001年亮度到达高峰,并发作超新星爆破。1950年之 前的望远镜,不论是空间分辩率仍是灵敏度,都不足以检测到这个天体。但假如真是高光度蓝变星的继续迸发,现有观测记载就足以使得它变成最持久和最继续的高 光度蓝变星。

  科斯说,根据手头把握的数据,如今还无法分辩它到底是哪种状况。曩昔6个月来,SDSS 1133增亮显着,假如这一趋势继续下去,就将支撑黑洞解说。为了更细致地剖析这个天体,研讨团队计划在2015年10月,使用哈勃空间望远镜上的世界起 源摄谱仪,对它进行紫外线观测。

  不论这是一个被驱赶的超大质量黑洞,仍是一颗稀有恒星的临终表演,SDSS 1133好像都是地理学家曾经从来没有看到过的一种地理现象。

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