为什么黑洞闪烁?

由:基督教的狼|
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这幅图显示一个磁盘的热气体围绕一个黑洞18新利最新登入。流的气体向右伸展是一颗恒星的残骸被黑洞拉开。美国国家航空航天局/姓名

黑洞是奇怪的东西,哪怕是天文学家的标准。它们的质量是如此之大,它弯曲空间周围那么紧,什么都无法逃离,甚至光本身。

然而,尽管他们著名的黑暗,一些黑洞非常明显。这些气体和恒星星系真空吞噬吸进一个发光的圆盘在单程的进洞里,和这些光盘可以比整个星系明亮闪耀。

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还是陌生人,这些黑洞闪烁。发光的亮度光盘可以从每天波动,并没有完全确定原因。

我们据此设计美国宇航局行星防御努力看超过5000黑洞在天空中增长最快的五年,试图理解为什么这种闪烁的发生。在一篇论文天文学2月2日发表在《自然》杂志,2023年,我们报道的回答:这是一种由摩擦和动荡激烈的重力和磁场。

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黑洞是巨大的Star-eaters

我们研究超大质量黑洞,坐在星系的中心,数百万或数十亿的太阳一样巨大。

我们自己的星系,银河系,在其中心其中一个巨人,一个大约400万个太阳的质量。在大多数情况下,大约2000亿恒星组成的星系(包括太阳)幸福环绕黑洞的中心。

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18新利最新登入然而,事情并非如此和平的星系。当双星系通过重力相互拉动,许多明星可能会拖着太接近他们的星系的黑洞。这对明星:结束严重撕裂和吞噬。

我们相信这一定发生在星系和黑洞,体重高达十亿个太阳,因为我们无法想象怎么变得如此之大。18新利最新登入它也可能发生在银河系在过去。

黑洞也可以在较慢的饲料,更温和的方式:通过吞噬的气体吹由老年恒星云被称为红巨星。

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这个序列的插图显示了一个黑洞吞噬一个绕过明星。18新利最新登入1。一个正常的恒星经过一个超大质量黑洞附近一个星系的中心。2。黑洞把恒星的外层气体它的引力场。3所示。潮汐力分解明星和把它分开。4所示。最后黑洞把恒星残骸拉入一个甜甜圈形状的戒指。最终将会被吸进黑洞,释放大量的光和高能辐射。
NASA、ESA利亚Hustak (STScI)

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黑洞喂食时间

我们的研究,我们仔细观察了喂养过程中5000年增长最快的宇宙中黑洞。

在早期的研究中,我们发现了黑洞最贪婪的胃口。在2022年,我们发现黑洞吃窥探一个地球每秒钟的材料。在2018年,我们发现另一个吃的黑洞整个太阳每48小时。

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但是我们有很多问题关于他们实际的摄食行为。我们知道材料进入洞已经演变成了一个发光的“吸积盘”,可以足够明亮,比整个星系。这些明显喂养黑洞被称为类星体。

大多数这些黑洞是一个很长很长的路要走——太让我们看到任何细节的光盘。我们有一些黑洞周围吸积盘附近的照片,但他们仅仅是在一些宇宙呼吸气体而不是享用恒星。

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五年的闪烁的黑洞

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在本示例中,光从一个较小的黑洞(左)曲线更大的黑洞周围,形成一个几乎形象在另一边。黑洞的引力可以扭曲空间本身的织物,接近黑洞,将遵循一个弯曲的路径。Caltech-IPAC

我们的最新作品,我们使用来自NASA的阿特拉斯望远镜在夏威夷的数据。它会扫描整个天空每天晚上(如果天气允许的话),监测小行星靠近地球外的黑暗。

这些扫描整个天空也提供夜间发光的记录发生饥饿的黑洞深处背景。我们的团队放在一起五年的电影每一个黑洞,显示亮度的日常变化引起的泡沫和沸腾炽热的漩涡吸积盘。18新利最新登入

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这些黑洞的闪烁可以告诉我们一些关于吸积盘。

1998年,天体物理学家史蒂芬Balbus Hawley和约翰提出了一个理论”magneto-rotational不稳定”,描述了磁场会导致动荡的光盘。18新利最新登入如果这是正确的想法,那么光盘应该sizzle在常规模式。他们会闪烁在随机模式展开光盘轨道。大光盘轨道更慢,慢速闪烁,而紧缩和更快的轨道在较小的光盘更快地闪烁。

但将光盘在现实世界中证明这个简单的,没有任何进一步的复杂性?(“简单”是否正确的词对湍流超密度,失控的环境嵌入在激烈的重力和磁场空间本身是弯曲断裂点可能是一个单独的问题。)

使用统计方法我们测量了多少光发出5000光盘闪烁。18新利最新登入闪烁的模式在每一个看起来有些不同。

但是当我们按大小排序,亮度和颜色,我们开始看到有趣的模式。我们可以确定每个盘的轨道速度,一旦你设置时钟运行光盘的速度,所有的闪烁模式开始看起来一样。

这种普遍的行为确实是预测的理论“magneto-rotational不稳定。”That was comforting. It means these mind-boggling maelstroms are "simple" after all.

打开新的可能性。我们认为剩下的吸积盘发生微妙的差异,因为我们是看着他们从不同的方向。

下一步是要仔细的检查这些细微的差别,看看他们是否线索辨别一个黑洞的取向。最终,我们的未来的测量黑洞可能更准确。

基督教的狼是一个澳大利亚国立大学天文与天体物理学副教授。他收到来自澳大利亚研究理事会(ARC),是一个澳大利亚的天文协会(ASA)的成员。

这篇文章是转载的谈话基于知识共享许可协议。你可以找到的原文在这里。

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