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中国科学家太牛了,黑洞研究新发现,有物质在逃离黑洞!
根据爱因斯坦的广义相对论,宇宙中有一种天体具有着极其惊人的引力,可以连光都吞噬进去,这种天体就是黑洞。
按理说,没有任何物质能够逃脱黑洞的魔爪。但是实际情况是,在恐怖的黑洞面前,仍然有物质可能成功逃离。最近,我国科学家利用“慧眼”太空望远镜,对银河系中包含着一个黑洞的MAXI J1820+070系统进行了观测。令他们震惊的是,在黑洞疯狂饕餮的同时,竟然有冕状结构以惊人的速度逃离,摆脱了黑洞的控制。

中国慧眼

慧眼全称为“慧眼”硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,简称HXMT),是我国第一颗空间天文卫星。多年以来,世界都知道人类最优秀的X射线太空望远镜有美国航天局的钱德拉X射线望远镜和欧洲航天局的XMM-牛顿卫星,但我国的慧眼也丝毫不落下风。
慧眼的名字非常特别,从字面意义上看,这代表着我国科学家从此拥有了属于自己的太空望远镜,通过我们中国人自己的“慧眼”洞悉宇宙的秘密。与此同时,其中的“慧”字是来自于已故科学家何泽慧的名字。何泽慧是我国杰出的核物理学家,为我国高能物理学发展做出了重要贡献。而她的丈夫,正是两弹一星元勋钱三强。
早在1993年的时候,我国科学家李惕碚、吴枚等人就提出了这个概念,但是直到2005年才正式被列入国家《“十一五”空间科学发展规划》。在慧眼项目的推进工作中,何泽慧做出了巨大的贡献,而在2011年慧眼正式进入工程研制阶段的同一年,何泽慧与世长辞。因此,慧眼卫星的名字也是向2011年去世的何泽慧的纪念。
2017年6月15日,长征四号乙运载火箭于酒泉卫星发射中心发射升空,搭载着慧眼卫星发射升空。半年后的2018年1月30日,慧眼正式交付。
慧眼卫星上有高、中、低能三组X射线望远镜,同时拥有着超过5000平方厘米的探测面积以及非常大的视场,这使得它具备着极强的观测能力。在我国高能天体物理现象的观测方面,慧眼是一把强大的利器。
也正是凭借着这样的先进设备,我国科学家才取得了这次重要的发现。

MAXI J1820+070

MAXI J1820+070是一个双星系统,由一个黑洞和一颗恒星组成,距离我们大约10000光年。据观测,这个黑洞的质量大约是太阳的8倍,而它的伴星只有太阳质量的一半。毫无疑问,这颗恒星是行走在死亡的边缘。在黑洞强大的引力下,恒星的物质被不断吞噬,惨遭黑洞屠杀。
这些物质在向黑洞下落的过程中,会旋转着加速靠近黑洞。由于物质加速下落时伴随着能量的提升,于是开始发出耀眼的光芒,在黑洞周围形成巨大的吸积盘。而黑洞在吞噬的过程中,它的两极还会有强大的喷流射向宇宙空间,其速度甚至达到了光速的80%,这就是所谓的相对论性喷流。
这样的天体物理学过程是我们了解黑洞和极端物理学的重要对象,因此包括美国在内的世界各国都通过X射线望远镜对它进行了观测。我国科学家也不甘落后,凭借着慧眼的强大能力,对它进行了观测。

逃逸的“冕”

早在2018年的时候,我国的科学家团队就开始对MAXI J1820+070进行观测了。当时MAXI J1820+070出现了一次爆发,而且在相当长的时间里都是天空中最强的X射线源之一,这引起了我国科学家的关注。
今年2月15日,武汉大学天体物理中心游贝博士以第一作者的身份,在权威期刊《自然-通讯》上发表了由武汉大学、中科院高能所、中科院国家天文台、南京大学、清华大学等多个高校、组织合作的最新研究成果。
在对MAXI J1820+070进行观测时,我国天文学家重点关注了它的冕状结构。所谓的冕,指的是黑洞喷射出来的等离子流。而冕对吸积盘的照射程度,可以反映出等离子流的速度以及黑洞的引力情况。
在以往的研究中,科学家们更多地是从理论层面分析冕在黑洞中的运动规律,而实际的观测却非常有限。科学家们一直认为,越靠近黑洞的地方,黑洞的引力越强,对于冕的影响越大,因此这部分冕所辐射的X射线拥有着更强的照射程度。
然而,我国科学家通过慧眼进行观测后发现,实际情况和理论恰好是相反的。研究人员通过慧眼的观测数据分析发现,当黑洞的冕逐渐衰弱时,它对黑洞吸积盘的照射程度也会减弱。
针对这种情况,我国科学家猜测:当黑洞的冕在衰弱时,其喷射速度反而会增大,甚至接近光速。按照以往的理论,在黑洞附近,恐怖的引力会扭曲等离子束。而实际情况是,等离子体的相对论性集束并没有被引力所弯曲,而是一往无前地摆脱黑洞引力,喷射到宇宙空间。
据介绍,本次研究中,科学家首次在利用X射线对黑洞吞噬恒星物质而产生的爆发进行了观测后,系统地分析了等离子流逃脱黑洞势力范围的速度变化,这对于我们了解黑洞的吸积过程以及相对论效应来说至关重要。
更值得兴奋的是,本次研究中参与的人员,使用的设备都是我们中国自己的智慧结晶。在黑洞这种最高深的天体物理学领域,我们总是看到美国或者欧洲科学家取得了怎样的突破,如今我国科学家也大显神威,并且在权威期刊上公布了这一发现,这意味着我国正在接近欧美国家的天文探测水平。
相信在不远的将来,我国在天文探测领域将会有更多的成果和突破,跻身世界天文强国的行列,已经不远了。
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