黑洞喷流能量堪比万颗太阳

天文online
04-28 22:28 来自北京

黑洞喷流释放万倍太阳能量

超巨星发出的强烈星风将黑洞喷出的喷流推离恒星。这导致随着黑洞与超巨星在其轨道上运行,喷流的方向随之变化。

新的观测揭示了黑洞喷流在压力下的行为方式,为理解它们在宇宙演化中的作用提供了关键基准。

科廷大学牵头的一项新研究利用全球射电望远镜网络捕捉到了图像,这些图像揭示了黑洞喷流所携带的巨大能量。研究结果支持了关于黑洞如何影响宇宙大尺度结构的长期观点。

这项发表于《自然天文学》的研究聚焦于天鹅座X1,这是一个包含首个得到确认的黑洞和一颗大质量超巨星的系统。研究人员发现,该系统产生的喷流所释放的能量相当于1万颗太阳产生的能量。

为了进行这项测量,科学家们将分布在遥远距离上的望远镜连接起来,实际上打造出了一个相当于地球大小的观测系统。这使他们能够追踪在黑洞绕其伴星运行时,强大的恒星风是如何推动和扭曲这些喷流的,这类似于强风可以扰乱喷泉中的水流。

通过分析恒星风的强度以及喷流被偏转的程度,研究团队首次计算出了喷流的实时功率。

他们还测定了喷流的速度,该速度可达光速的一半,即约15万公里每秒(9。3万英里每秒)。这一数值长期以来难以精确测定。

天鹅座X1双星系统的艺术想象图,展示了超巨星恒星的星风如何在其与黑洞相互绕行轨道运动过程中,使黑洞喷流发生偏转而偏离恒星方向。致谢:国际射电天文学研究中心(ICRAR)

天鹅座X1双星系统的艺术想象图

观察舞动的喷流

该项目由科廷射电天文学研究所(CIRA)和国际射电天文学研究中心(ICRAR)科廷分部牵头,并与牛津大学合作开展。

该研究的主要作者史蒂夫普拉布博士在研究期间就职于科罗拉多州立大学大气研究合作所(CIRA),现在牛津大学任职。他表示,研究团队依靠一系列图像来研究他所说的舞动的喷流。他用这个说法来描述这些喷流在两颗天体相互绕转的过程中,如何在超巨星强风的反复推动下改变方向。

普拉布博士解释说,这一测量有助于科学家估算黑洞附近释放的能量中有多少被传递到其周围环境中,从而改变该区域的环境。

射电喷流的方向随着黑洞与恒星在轨道(图中以红色表示)上的相互绕行而发生变化。图片来源:国际射电天文学研究中心(ICRAR)

普拉布博士说:这项研究的一个关键发现是,物质向黑洞坠落时释放的能量中,约有10%被喷流带走。

这是科学家们在宇宙大规模模拟模型中通常所假设的情况,但直到现在一直很难通过观测来证实。

对天体物理学和星系演化的影响

科廷大学国际射电天文学研究中心(ICRAR)及CIRA的合著者詹姆斯米勒琼斯教授表示,早期的技术只能估算出跨越数千年甚至数百万年的平均喷流功率,这使得喷流能量难以与物质落入黑洞时释放的X射线能量进行直接比较。

由于我们的理论表明,黑洞周围的物理学原理非常相似,因此我们现在可以利用这一测量结果来巩固我们对喷流的理解,无论这些喷流是来自质量为太阳10倍还是1000万倍的黑洞。米勒琼斯教授说。

随着位于西澳大利亚和南非的平方公里阵列射电望远镜项目正在建设中,我们有望探测到来自数百万个遥远星系中黑洞喷流的信号,而这一新测量所提供的基准点将有助于校准它们的整体功率输出。

黑洞喷流为周围环境提供了重要的反馈机制,对于理解星系的演化具有关键意义。

一颗恒星风使黑洞X射线双星天鹅座X1中的喷流发生偏折 作者:S。Prabu、J。C。A。米勒琼斯、A。巴赫拉米安、V。博什拉蒙、S。海因茨、S。J。廷盖、C。M。伍德、A。J。特塔伦科、T。N。奥多赫蒂、V。图多塞 发表于《自然天文学》

相关知识

黑洞喷流是黑洞周围物质在强引力作用下形成的高速粒子流,通常沿着黑洞自转轴方向喷射而出,释放出巨大能量。

BY: Curtin University

FY: AI

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参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自: https://scitechdaily.com/black-hole-jets-pack-power-of-10000-suns-stunning-new-study-reveals/

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