新黑洞發現證實了愛因斯坦的廣義相對論

據媒體報導,史丹福大學天體物理學家Dan Wilkins在觀察8億光年之外星系中心的超大質量黑洞向宇宙發射的X射線時注意到一個有趣的模式。他觀察到一系列明亮的X射線耀斑–這雖然令人興奮但並非前所未有–然後,望遠鏡記錄了一些意想不到的事情:更多的X射線閃光比明亮的耀斑更小、更晚且「顏色」不同。

新黑洞發現證實了愛因斯坦的廣義相對論

第一次探測到黑洞背後的光

根據理論,這些發光的回聲跟黑洞背後反射的X射線一致–但即使是對黑洞的基本了解也告訴我們,這個光來自一個奇怪的地方。

「任何進入黑洞的光都不會出來,所以我們不應該看到黑洞後面的任何東西,」Wilkins指出,他是史丹福大學Kavli粒子天體物理和宇宙學研究所和SLAC國家加速器實驗室的研究科學家。然而,這是黑洞的另一個奇怪的特徵,從而使這種觀測成為可能。Wilkins表示:「我們之所以能看到這種現象,是因為黑洞正在扭曲空間、彎曲光線、扭曲自身周圍的磁場。」

新黑洞發現證實了愛因斯坦的廣義相對論

日前發表在《自然》上的一篇論文詳細介紹了這一奇怪的發現,它是第一次直接觀察到黑洞背後的光–愛因斯坦的廣義相對論預測了這種情況,但直到現在才得到證實。

「50年前,當天體物理學家開始推測磁場在接近黑洞時的行為時,他們不知道有一天我們可能會有直接觀察這一現象的技術並看到愛因斯坦廣義相對論的實際作用,」Roger Blandford說道。

如何看到黑洞

這項研究的最初動機是為了更多地了解某些黑洞的神秘特徵即日冕。墜入超大質量黑洞的物質為宇宙中最亮的連續光源提供了能量並在黑洞周圍形成了日冕。這種光–X射線光–可以被分析來描繪和描述黑洞。

新黑洞發現證實了愛因斯坦的廣義相對論

關於什麼是日冕的主要理論始於氣體滑入黑洞並過熱至數百萬度。在這個溫度下,電子從原子中分離出來並形成磁化的等離子體。在黑洞強大的自旋中,磁場在黑洞上方形成了很高的弧線並圍繞自身劇烈旋轉、最終完全斷裂–這種情況讓人想起我們的太陽周圍發生的事情,因此它借用了「日冕」的名字。

Wilkins說道:「這個磁場綁在一起,然後突然靠近黑洞、加熱它周圍的一切並產生這些高能電子,這些電子接著產生X射線。」

當Wilkins仔細觀察耀斑的起源時,他看到了一系列較小的閃光。研究人員確定,這些都是相同的X射線耀斑,但從圓盤的背面反射回來–這是對黑洞遠端的第一次一瞥。

Wilkins說道:「幾年來,我一直在從理論上預測這些回聲對我們的影響。我已經在我的理論中看到了它們,所以一旦我在望遠鏡觀測中看到它們,我就能找出它們之間的聯系。」

未來的觀測

描述和理解日冕的任務仍在繼續,並且還需要更多的觀察。未來的一部分將是ESA的X射線天文台Ahtena。作為史丹福大學物理學教授Steve Allen實驗室的一員以及SLAC粒子物理學和天體物理學教授,Wilkins正在幫助Athena研製部分寬場成像儀探測器。

Wilkins表示:「它有一個比我們以前用X射線望遠鏡看到的更大的鏡面,它將讓我們在更短的觀測時間內獲得更高的解析度。所以,有了這些新的天文台,我們現在從數據中得到的圖像將變得更加清晰。」

來源:cnBeta