天文学家对黑洞喷流点燃恒星爆炸的过程感到困惑

站长云网 2024-09-29 5iter.com 站长云网

位于巨型椭圆星系M87核心的超大质量黑洞喷射出炽热明亮的等离子体，以接近光速的速度飞越太空。它让《星球大战》三部曲中的"死星"光束看起来像一个微不足道的蜡烛打火机。哈勃天文学家发现，靠近高能等离子体喷流似乎很危险。

这是艺术家俯瞰巨型椭圆星系M87核心的构想图。一个超大质量黑洞喷射出3000光年长的等离子体喷流，几乎以光速飞行。前景右侧是一个双星系统。该系统远离黑洞，但在喷流附近。在这个系统中，一颗老化、膨胀的正常恒星向一颗烧毁的白矮星伴星溢出氢气。随着氢在白矮星表面的积累，它达到了一个临界点，就像氢弹一样爆炸了。在这个由一万亿颗恒星组成的巨大星系中，新星经常爆发，但喷流附近的新星似乎爆发得更频繁。至于为什么黑洞喷流会提高新星爆发的频率，目前谁也说不清楚。资料来源：NASA、ESA、JosephOlmsted（STScI）

 在喷流长达3000光年的轨迹附近，恒星似乎更频繁地发生爆炸。这些被称为新星的恒星在双星系统中爆发，在双星系统中，一颗老化、膨胀的正常恒星向一颗烧毁的白矮星伴星溢出氢气。随着氢在白矮星表面的积累，它达到了一个临界点，就像氢弹一样爆炸了。新星经常在这个由一万亿颗恒星组成的巨型星系中爆炸，但喷流附近的新星似乎爆炸得更频繁。

天文学家猜测，喷流的某种作用要么增强了新星的燃料供给过程和爆炸速度，要么在其附近孕育了新的新星双星。但是一旦天文学家"计算了数字"，这两种假设都失败了。因此，黑洞喷流为什么会提高新星爆发的速度，仍然是个未知数。

哈勃太空望远镜拍摄的巨型星系M87的图像显示，一股长达3000光年的等离子体喷流从该星系拥有65亿个太阳质量的中央黑洞喷射而出。喷灯一样的喷流似乎导致恒星沿着它的轨迹喷发。这些新星并没有被喷流卷入，但显然是在喷流附近的一个危险区域。在最近为期9个月的调查中，天文学家利用哈勃望远镜发现，喷流附近发生的新星数量是银河系其他地方的两倍。银河系是数万亿颗恒星和数千个类恒星球状星团的家园。资料来源：NASA、ESA、STScI、AlecLessing（斯坦福大学）、MikeShara（AMNH）、EdwardBaltz（斯坦福大学）、JosephDePasquale（STScI）

天文学家利用美国国家航空航天局（NASA）的哈勃太空望远镜（HubbleSpaceTelescope）发现了一个惊人的发现：位于一个巨大星系核心的超大质量黑洞喷出的类似喷灯的喷流似乎会导致恒星沿着其轨迹喷发。这些恒星被称为"新星"（novae），它们并没有被喷流卷入，但显然是在附近一个危险的邻域。

这一发现让正在寻找解释的研究人员感到困惑。"斯坦福大学的亚历克-莱辛（AlecLessing）是9月27日发表在《天体物理学报》上的论文的第一作者。"这意味着我们对黑洞喷流如何与周围环境相互作用的理解还缺少一些东西"。

新星爆发于一个双星系统中，在这个双星系统中，一颗老化、膨胀的正常恒星向一颗烧毁的白矮星伴星溢出氢气。当白矮星的表面积聚了一英里深的氢气层时，氢气层就会像一颗巨大的核弹一样爆炸。白矮星并没有被新星爆发摧毁，它的表层被喷射出来，然后继续从它的同伴那里吸取燃料，新星爆发的周期又重新开始了。

哈勃发现，在调查期间，喷流附近爆发的新星数量是巨型星系其他地方的两倍。喷流是由一个拥有65亿个太阳质量的中央黑洞发射的，黑洞周围是一个由漩涡物质组成的圆盘。黑洞充满了下坠物质，以接近光速的速度在太空中喷射出3000光年长的等离子体。任何被高能光束击中的东西都会被烧焦。但是，根据哈勃的新发现，靠近它的爆炸性外流显然也是有风险的。

这段视频描绘了哈勃太空望远镜在巨型椭圆星系M87中观测到的新星--爆炸恒星--的位置。该星系最显著的特征是从一个超大质量中央黑洞喷射出的等离子体喷流长达3000光年。哈勃观测在喷流附近发现了许多新星。新星爆炸时，红色圆圈会变成白色。喷流附近的恒星似乎更频繁地发生爆炸。喷流可能把星际氢推向了邻近的恒星，增强了恒星的燃料过程，从而提高了爆炸的频率。当对整个星系进行光度测量时，在距离喷流较远的地方出现的新星较少。资料来源：NASA、ESA、JosephDePasquale（STScI）。

在喷流附近发现两倍多的新星意味着喷流附近有两倍多的新星形成双星系统，或者说这些系统爆发的频率是银河系其他地方类似系统的两倍。

"喷流对游荡到周围邻近地区的恒星系统做了一些事情。"莱辛说："也许喷流以某种方式将氢燃料喷洒到白矮星上，导致它们更频繁地爆发。但目前还不清楚这是一种物理推动力。这可能是喷射器发出的光的压力造成的。氢的传输速度越快，爆发的速度也就越快。可能有什么东西使喷流附近白矮星上的质量转移率增加了一倍。研究人员考虑的另一个想法是，喷流正在加热白矮星的伴星，使其进一步溢出，并向白矮星倾倒更多的氢。不过，研究人员计算得出，这种加热的程度还不足以产生这种效果。"

哈勃太空望远镜拍摄的巨型星系M87的图像（带色标、比例尺和指南针）显示，一股长达3000光年的等离子体喷流从该星系65亿太阳质量的中心黑洞喷射而出。喷灯一样的喷流似乎导致恒星沿着它的轨迹喷发。这些新星并没有被喷流卷入，但显然是在喷流附近的一个危险区域。在最近为期9个月的调查中，天文学家利用哈勃望远镜发现，喷流附近的新星数量是银河系其他地方的两倍。银河系是数万亿颗恒星和数千个类似恒星的球状星团的家园。资料来源：NASA、ESA、AlecLessing（斯坦福大学）、EdwardBaltz（斯坦福大学）、MikeShara（AMNH）、JosephDePasquale（STScI）

纽约市美国自然历史博物馆的联合研究员迈克尔-沙拉（MichaelShara）说："我们并不是第一个说M87喷流周围似乎有更多活动的人。但哈勃以比我们以前更多的实例和统计意义显示了这种增强的活动。"

1990年哈勃望远镜发射后不久，天文学家们利用其第一代微小天体相机（FOC）窥视了M87的中心，那里潜藏着一个巨大的黑洞。他们注意到黑洞周围发生了一些不寻常的事情。几乎每次哈勃观测时，天文学家都能看到淡蓝色的"瞬态事件"，这些事件可能是新星的证据，就像附近狗仔队的相机闪光一样。但是FOC的视野非常狭窄，哈勃天文学家无法将视线从喷射区移开，无法与喷射区附近进行比较。二十多年来，这些结果一直神秘而诱人。

在哈勃望远镜用较新的、视角更宽的照相机对爆发的新星进行观测的九个月时间里，收集到了喷流对宿主星系恒星影响的有力证据。这对望远镜的观测计划是一个挑战，因为它要求每隔五天就精确地重访一次M87，拍摄另一张快照。将所有的M87图像加起来，就可以得到有史以来最深的M87图像。

哈勃在其照相机可以拍摄到的三分之一的M87中发现了94个新星。"喷流并不是我们观察的唯一对象--我们观察的是整个内星系。一旦你把所有已知的新星都绘制在M87的顶部，你就不需要统计数字来说服自己，喷流沿线有过量的新星。这不是火箭科学。我们只是通过观察图像就有了发现。虽然我们真的很惊讶，但我们对数据的统计分析证实了我们清楚地看到的东西，"沙拉说。

这一成就完全归功于哈勃望远镜的独特能力。地面望远镜拍摄的图像并不清晰，无法看到M87深处的新星。它们无法分辨靠近星系核心的恒星或恒星爆发，因为黑洞周围的环境太亮了。只有哈勃才能在明亮的M87背景下探测到新星。

新星在宇宙中非常常见，每天都有一颗新星在M87的某个地方爆发。但是，由于整个可见宇宙中至少有1000亿个星系，因此每秒钟大约有100万颗新星在宇宙中的某个地方爆发。

编译自/SciTechDaily

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