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多年来,天文学家一直对一个特殊的超大质量黑洞感到困惑,这个黑洞是遥远星系中,一个相当于一百万个太阳大小的庞然大物。2018年,天文学家观察到黑洞的日冕(一团旋转的白热等离子体)突然消失,几个月后重新聚集。
现在,黑洞再次展现出世界各地天文学家声称从未见过的奇怪特征:等离子体喷流以接近光速三分之一的速度移动,黑洞边缘的快速X射线闪光频率稳步增加。
最终,研究人员找到了导致这种异常行为的原因。这些闪光来自一颗白矮星,即一颗死亡的恒星残骸,可能在黑洞边缘不顾危险,勇敢地旋转,从而导致高能光的爆发。
在黑洞周围,光线不能逃脱的临界范围被称为黑洞的半径或“事件视界”。
“这可能是我们观察到的、围绕超大质量黑洞运行的最近物体。它非常接近黑洞的事件视界。”麻省理工学院物理学博士生、这项研究主要作者梅根‧马斯特森(Megan Masterson)说。
这项研究于本周在马里兰州举行的美国天文学会会议上发表,并将发表在《自然》杂志上。
黑洞是密度极高的物体,引力强大到连光都无法逃脱。虽然它们巨大的引力往往会将任何离得太近的物体(如恒星、气体和尘埃)吸进来,但研究人员表示,这颗白矮星似乎并没有走向死亡,而是稳定地待在围绕黑洞的轨道上。
大多数星系的核心都有一个大黑洞。这颗白矮星所在星系距离地球约2.7亿光年。
新观测到的黑洞质量为1ES 1927+654,大约是太阳质量的一百万倍。银河系中心的超大质量黑洞称为人马座A*,质量大约是这个黑洞的四倍。
这颗围绕黑洞旋转的白矮星质量约为太阳的10%,运行速度接近光速的一半。它一直在充满极高能量的黑洞周围旋转,并在运行时产生X射线闪光。随着白矮星越来越靠近黑洞,轨道尺寸减小,闪光频率变得越来越快,在两年内从每18分钟一次到每7分钟一次,随后趋于稳定。
研究人员估计,这颗白矮星绕黑洞运行的距离约为地球与太阳距离的5%,即略低于500万英里(800万公里)。
他们表示,白矮星的轨道之所以稳定下来,可能是因为白矮星的外层被吸入黑洞,从而产生反冲作用,阻止白矮星越过事件视界并面临毁灭。研究人员补充说,白矮星或能够在这次近距离接触中幸存下来。
科学家可能可以利用下一代天文台(如NASA的激光干涉仪空间天线,LISA)来进一步观察这个物体,该天文台旨在探测时空中的涟漪,即引力波。
麻省理工学院天体物理学家、研究报告共同作者艾琳‧卡拉(Erin Kara)表示:“这个结果最吸引人的地方在于,它表明物体可以绕超大质量黑洞非常近的轨道运行,因此我希望能够在2035年利用LISA联合探测到这些物体的X射线和引力波。”
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