黑洞以强烈到足以吞噬光线与恒星的引力、近乎光速抛射物质到太空的绝对力量闻名,但一项分析天鹅座“V404 Cygni”黑洞的新研究表明,当黑洞往外喷射物质时,其周围磁场强度却比以前估计的还要少 400 倍,可能因此修改过去的黑洞强磁场加速模型理论。
黑洞本身的磁场弱到可以忽略不计,但它在吸取物质时会在周遭形成一个发光的吸积盘,磁场从这些物质中产生;圆盘上方有一个吸积盘冕,则由磁场控制,它会影响黑洞周围的气体流动。
研究主要作者 Yigit Dallilar 在接受《Newsweek》采访时说,从罗盘、手机到围绕地球运转的人造卫星,理解磁场作用都是必不可少的功课,它将物体聚合在一起或推离,就如同你拉开冰箱的感觉。磁场也为黑洞赋予巨大力量,但是到目前为止,科学家对这种磁场的作用与测量甚少,因为这种磁场依赖于黑洞周遭的环境,科学家不了解确切机制,只徒增喷流奥秘。
而为何有少数黑洞在吸取周遭一切物质的同时,会以近乎光的速度吐出“残渣”粒子(也就是喷流),天文学家不得其解,来自美国佛罗里达大学的团队便针对在 2015 年 6 月 15 日时,曾短暂爆发喷流数星期的 V404 Cygni 黑洞进行研究。数据来自西班牙的加那利大型望远镜(Gran Telescopio Canarias)观测。
▲ V404 Cygni在 2015 年喷发成像。(Source:By Andrew Beardmore (Univ. of Leicester) and NASA/Swift [Public domain], via Wikimedia Commons)
V404 Cygni 为天鹅座中的双星系统(binary system),包含一个 64 公里宽的黑洞和微类星体,距离地球约 8,000 光年。研究团队于黑洞爆发喷流时分析周遭的磁场,发现其强度比之前粗略估计的数值还要低大约 400 倍。
换句话说,虽然磁场强度比想像中还要弱,但这也进一步帮助科学家更了解黑洞磁场如何工作,以及物质在极端条件下如何产生种种行为,研究团队表示,这些知识或许可以扩大核融合能力和 GPS 系统的极限。此外,这项研究也能试图解决长达半个世纪的问题:当一切物质被吸进黑洞深渊时,为何有些粒子在接近光速的情况下从黑洞中射出。
论文合著者天文学教授斯蒂芬· 艾肯伯里(Stephen Eikenberry)说,这次检测也让人惊讶于过去的黑洞模型还太过简化,我们的理论集中在强磁场加速,认知可能需要因此修正。研究发表在《科学(Science)》杂志上。
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(首图来源:佛罗里达大学)