我们现在知道黑洞喷流为什么会产生高能辐射

发布时间：2022-11-26 11:45 所属栏目：15 来源：互联网

导读：我们知道，活动星系核由其所含的超大质量黑洞提供能量，是宇宙中最亮的物体。这种光来自黑洞周围环境以接近光速的速度喷射出的物质。在大多数情况下，这些活动星系核被称为类星体。但是，在极少数情况下，当其中一束喷流直接指向地球时，它们被称为耀变体（b

　　我们知道，活动星系核由其所含的超大质量黑洞提供能量，是宇宙中最亮的物体。这种光来自黑洞周围环境以接近光速的速度喷射出的物质。在大多数情况下，这些活动星系核被称为类星体。但是，在极少数情况下，当其中一束喷流直接指向地球时，它们被称为“耀变体（blazar）”，看起来更加明亮。

　　尽管人们已经大致了解了“耀变体（blazar）”的工作原理，但仍有一些细节尚不清楚，包括这种快速移动的物质是如何产生这么多光的。现在，研究人员将一个名为“成像X射线偏振探测器（IXPE）”的新天基天文台对准了天空中最亮的耀变体之一。它和其他观测数据的结合表明，当黑洞喷流撞击运动较慢的物质时，就会产生光。

　　喷流和光线

　　IXPE 专门用于探测高能光子的偏振 —— 光电场中摆动的方向。偏振信息可以告诉我们产生光子的过程。例如，在湍流环境中产生的光子本质上具有随机偏振，而在更有结构的环境中则倾向于产生偏振范围有限的光子。另外，穿过物质或磁场的光也会发生偏振变化。

　　这对研究耀变体很有用。这些物体发射出的高能光子是由喷流中的带电粒子产生的。当这些物体改变路线或减速时，它们必须以光子的形式放弃能量。由于它们以接近光速的速度运动，它们有大量能量可以释放，这使得耀变体可以发射从无线电波到伽马射线的整个光谱 —— 尽管经历了数十亿年的红移，但后者中的一些仍然保持着这些能量。

　　那么，问题就变成了是什么导致这些粒子减速。现在有两个主要观点。其中之一是喷流中的环境是紊流的，伴随着物质和磁场的混乱堆积。这会使粒子减速，而混乱的环境将意味着极化在很大程度上变得随机化。

　　另一种想法是产生冲击波，喷流中的物质撞击到运动较慢的物质上，然后自身减速。这是一个相对有序的过程，它产生的偏振在相对有限的范围内，在更高的能量下更加明显。

　　进入 IXPE

　　这组新的观测是一项协调运动，利用各种望远镜捕捉较长波长的偏振，用 IXPE 处理最高能量的光子，来记录耀变体“Markarian 501”。此外，研究人员还搜索了几个天文台的档案数据，以获得“Markarian 501”的早期观测结果，使他们能够确定极化是否随着时间的推移而稳定。

　　总的来说，在从无线电波到伽马射线的整个光谱中，测量到的偏振彼此之间只相差几度。随着时间的推移，它也是稳定的，并且在较高的光子能量下其排列增加。

　　偏振仍然有一些变化，这表明在碰撞的地点有一些相对较小的紊乱，这并不令人惊讶。但它的无序程度远低于你对具有复杂磁场的湍流物质的预期。

　　虽然，这些结果提供了对黑洞如何产生光的更好的理解，但这个过程最终依赖于喷流的产生，而喷流发生在离黑洞更近的地方。这些喷流是如何形成的仍然没有被真正理解，所以研究黑洞天体物理学的科学家们仍需继续努力。

（编辑：ASP站长网）