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天文学家发现:银河系黑洞即将到来午餐

一个多国天文学家小组报告,他们利用欧南台在智利的甚大望远镜探测了银心以后发现,银河系内的巨大黑洞不久将美美地“咀嚼”一团比地球质量大三倍多的气体云,这团气体云正在加速向它靠拢。

我们银河系的银心是一个繁忙的地方,挤满恒星、气体以及人马A*(缩写为Sgr A*)的赫然存在,它是一个超大质量黑洞,质量为地球的四百三十万倍。利用自适应光学系统和VLT的一架8.2米望远镜上的红外SINFONI设备进行了观测,天文学家在过去7年里一直跟踪一团气体云--大部分由氢和氦组成--正以每小时八百万公里的速度奔向Sgr A*,在这段时间里它的速度加倍了。2013年气体云将到达距离黑洞视界400亿公里的范围内,Sgr A*的巨大引力将产生潮汐力以牵拉气体云,使它的温度从目前的280摄氏度升高到数百万摄氏度,热得足以辐射强大的X射线爆。气体云会撕裂为两半,一半会形成围绕黑洞的旋转的气体盘,即吸积盘,另一半将抛射出去,远离并再也不回头。

天文学家发现:银河系黑洞即将到来午餐

银河系内部,黑洞Sgr A*周围的示意图。邻近恒星的轨道显示在上图中,巨气体云正在和黑洞的碰撞过程中。

Sgr A*周围的环境是如此拥挤,挤满了恒星和气体,分辨吸积盘超过了所有望远镜甚至是最大的光学望远镜的能力,虽然射电干涉仪(把很远距离的独立的射电望远镜联系在一起)可能会有更好的运气,加州大学伯克利分校的Eliot Quataert说,她参加了这项研究,所得的结论将发表在2012年1月5日的《自然》上。无论如何,气体在加速赶往黑洞时的行为应该揭示黑洞怎样吞噬物质的某些秘密。

“我们希望利用观测到的X射线波段和红外波段的辐射随时间的变化来了解气体怎样旋转进入黑洞的物理学,”Quataert告诉《今日天文学》。“特别地,气体云正通过已经存在的吸积盘,因此了解气体云怎样行动将会告诉我们已经在那里的吸积盘的部分信息。”

另外,应该也能够确定黑洞周围气体的密度、自转和内禀磁场强度,首次完整地给出了吸积盘的气态环境的特征。

“我们将获得对冬眠的黑洞周围的吸积盘物理学的更好了解,这可能被应用到其它星系,”Stefan Gillessen说,他是马克斯普朗克地外物理学研究所进行的这项研究的作者之一。我们在夜空中看到的许多星系包含超大质量黑洞,其中一些比其它更加活跃,在吞噬物质时发出X射线和伽马射线爆发。银河系的即将到来的盛宴将帮助校正对那些遥远的活跃的黑洞的测量,并令天文学家更好地判断那些星系内的吸积事件有多大。

在比较中,我们银河系的黑洞相对地安静。“黑洞为什么如此安静,这是一个长期的谜团,”Gillessen说。Sgr A*的辐射量只有变得完全活跃时的一亿分之一,偶尔吞下微小的一份气体云或者一颗不幸的太靠近它的恒星。我们知道过去有更加巨大的事件,因为X射线爆发已经产生了‘光回波’,引起远处的气体云在事件发生数个世纪后发光。

“气体云可能不会是否许多能量,但是事件可能仍然是相似的,”Gillessen说。已经观测到气体云的边缘开始磨损,而气体云身后的气体余迹会延长事件。“确实我们并不知道它将变得怎样明亮,但是因为我们不能够那样精确地知道,我非常希望在未来进行一些精彩的观测!”

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