关于黑洞的一长串悬而未决的问题中有一个特别令人吃惊的问题:它们是如何进食的?不像黑洞提出的许多谜题,这个问题似乎很简单:我们不知道物体是如何落入黑洞的,这是什么意思?
当你不再认为黑洞是宇宙的真空吸尘器时,这个问题就有意义了,因为黑洞并不是宇宙的真空吸尘器,而开始把它们看作天体物理物体,(在很多情况下)它们的轨道规则与恒星和行星一样。地球不会坠入太阳。同样地,在所有条件相同的情况下,一个在安全距离内绕着黑洞旋转的物体应该能沿着它的轨道和平地、无限期地航行下去。然而,我们知道物质总是落入黑洞,因为当它这样做的时候,它的引力能被转换成电磁辐射——光——而黑洞发光。
这是思考这个问题的另一种方式。视界望远镜(EHT)主任谢普·多尔曼说:“黑洞有很强的引力,杏耀苹果客户端但它们试图把所有的东西都挤到这个小体积里。”“没有很多方法可以做到这一点。你压缩气体,它就会升温。所有这些气体都流往视界(黑洞的边界),越来越近,越来越热,想飞走。说服所有气体通过视界不是一件简单的事情。”
今天,天文学家在《科学》杂志上发表了EHT的研究结果,表明磁场对这一过程至关重要。在2013年进行的观测中,天文学家们在一个名为人马座a *的黑洞的活动视界附近发现了有序的磁场。人马座a *是位于银河系中心的一个拥有400万太阳质量的巨型天体。
这个过程是这样的。当物质在黑洞周围旋转时,它会形成一个扁平的煎饼,称为吸积盘。这种气体,和宇宙中几乎所有的气体一样,被磁化了,当吸积盘形成时,磁场线穿过它。但是,吸积盘是一个强烈的地方,在那里,气体达到数十亿度,并以接近光速的速度运行。哈佛-史密森天体物理中心的EHT博士后、这篇新论文的第一作者迈克尔·约翰逊(Michael Johnson)说:“当吸积盘被不同的旋转撕裂时,磁场在周围跳动。”这种拉伸和舞蹈在吸积盘中产生了紊流,产生了摩擦——而摩擦将物质拉下来,否则这些物质将继续不间断地在轨道上运行。通过这个过程,吸积盘成为注定要从我们的宇宙中吸走的物质漩涡。
自20世纪70年代中期以来,
登录杏耀手机客户端,这张基本的图片就以各种形式出现了,但是直到事件视界望远镜在银河系中心训练了三架射电望远镜,这些磁场才被直接观测到。
EHT使用了一种被称为甚长基线干涉测量的技术,杏耀苹果app在这种技术中,科学家从地理上遥远的望远镜收集数据,然后再把它们结合起来,从而模仿一个大得多的望远镜的行动。参与这次观测的每个台站-亚毫米阵列(SMA)和詹姆斯克拉克麦克斯韦尔望远镜(JCMT)在莫纳克亚*;加州毫米波研究组合阵列(CARMA);亚利桑那州无线电天文台的SMT望远镜被用来观察两种光的偏振。通过一个复杂的互相关过程,天文学家们分离出了具有明显偏振信号的光,这些信号表明,在黑洞的直接环境中存在着强磁场,这些强磁场有些是高度有序的,有些是混沌的,而这些强磁场正是这些光产生的地方。这是一个重大的发现——直接探测到长期假设的磁场,这些磁场是关于天体物理黑洞的一些最大谜团的核心。
看看理论家们是如何解释这些观察结果的,将是一件很有趣的事情。更有趣的是,当EHT从2013年使用的3个台站的阵列扩展到8个台站以上的全球望远镜网络时,将会看到什么样的结果,包括详细的地图和图像。更多关于这些努力在另一个帖子。
*在这篇文章的最初版本中,我没有提到詹姆斯·克拉克·麦克斯韦尔望远镜(JCMT)的参与。我的歉意。这种遗漏是双重的,因为只有同时使用亚毫米阵列和jcmm——每台望远镜记录一次偏振光——莫纳克亚山的天文学家才能观察到这两种偏振光。所以:虽然不是每个参与实验的望远镜都记录了两种极化,但每个站都记录了两种极化。