天文学家发现黑洞周围异常巨大的环

V404天鹅座的

天鹅座环(来源:x射线:NASA/CXC/威斯康星大学麦迪逊分校/S。亨氏et al。光学/红外:之一)

  • 天文学家在x射线中发现了一组不寻常的环黑洞和伴星一起。
  • 这些环是由光的回声产生的,这种现象类似于地球上从坚硬表面反射的声波所产生的回声。
  • ">美国国家航空航天局钱德拉x射线天文台和尼尔·格雷斯·斯威夫特天文台被用来探测从尘埃云上反弹的x射线。
  • 这些环提供了关于黑洞、它的伴星和中间的尘埃云的信息。

这张照片是由美国国家航空航天局钱德拉x射线天文台和尼尔·格雷斯·斯威夫特天文台拍摄的黑洞周围壮观的光环。巨大光环的x射线图像揭示了我们星系中尘埃的信息,其原理与医生办公室和机场的x射线相似。

这个黑洞是V404天鹅座双星系统的一部分,距离地球约7800光年。这个黑洞正在积极地将一颗伴星(质量约为太阳的一半)上的物质拉离,形成一个围绕着这个看不见的物体的圆盘。这种物质会发出x射线,所以天文学家把这些系统称为“x射线双星”。

2015年6月5日,斯威夫特发现了来自V404天鹅座的x射线爆发。爆炸产生的高能环是由一种被称为光回声的现象产生的。在V404天鹅座周围产生的光回声不是声波从峡谷壁上反射回来,而是黑洞系统的x射线爆发从V404天鹅座和地球之间的尘云反射回来的结果。宇宙尘埃不像室内的尘埃,而更像烟雾,由微小的固体颗粒组成。

在这张合成图像中,钱德拉(浅蓝色)发射的x射线与夏威夷Pan-STARRS望远镜的光学数据相结合,显示了视野中的恒星。图像包含八个独立的同心环。每个光环都是由2015年观测到的V404天鹅座耀斑的x射线形成的,这些x射线反射了不同的尘雾。(一张艺术家的插图解释了钱德拉和斯威夫特看到的戒指是如何产生的。为了简化图形,插图只显示了四个环,而不是八个。)

标识为天鹅座环

天鹅座V404上的黑洞正在积极地将一颗伴星(质量约为太阳的一半)上的物质拉离,形成一个围绕着这个看不见的物体的圆盘。2015年探测到的黑洞爆发出的x射线通过一种被称为光回声的现象产生了高能环,光从系统和地球之间的尘埃云反射回来。在这些图像中,显示了钱德拉的x射线,以及Pan-STARRS望远镜的光学数据,这些数据描绘了视野中的恒星。每个同心环都是由x射线在不同距离反射尘云而产生的。这些环显示不完整,在左上、右上和中间区域有缺口。这些间隙显示了钱德拉观测期间的视场边缘,或者钱德拉没有观测到的视场部分。(来源:x射线:NASA科学家/ U.Wisc-Madison / S。亨氏et al。光学/红外:之一)

麦迪逊市威斯康辛大学的塞巴斯蒂安·海因茨领导的研究小组分析了2015年6月30日至8月25日期间对该系统的50次Swift观测,以及2015年7月11日至25日钱德拉的观测。这是一个如此明亮的事件,钱德拉的操作人员故意把V404天鹅座放在两个探测器之间,以防止另一个明亮的爆发损坏仪器。

这些光环不仅告诉天文学家黑洞的行为,还告诉天文学家V404天鹅座和地球之间的景观。例如,x射线中光环的直径揭示了光所反射到的尘云之间的距离。如果云层离地球更近,那么光环就会显得更大,反之亦然。由于x射线爆发只持续了相对较短的时间,所以光的回声呈现为窄环而不是宽环或晕圈。

黑洞周围的巨大光环

这幅艺术家的插图详细展示了钱德拉和斯威夫特看到的环状结构是如何产生的。每个光环都是由不同尘埃云反射的x射线造成的。如果云离我们更近,光环就会显得更大。结果是一组不同大小的同心环,视乎云团与我们的距离而定。资料来源:威斯康星大学麦迪逊分校。亨氏食品公司

研究人员还利用这些光环来探测尘埃云本身的特性。他们将x射线光谱(即在一定波长范围内x射线的亮度)与不同成分的尘埃的计算机模型进行了比较。不同的尘埃成分会导致不同数量的低能x射线被吸收,从而无法被钱德拉探测到。这与我们身体或行李的不同部位吸收不同数量x射线的原理相似,从而提供了它们的结构和组成信息。

研究小组确定,这些尘埃很可能含有石墨和硅酸盐颗粒的混合物。此外,通过钱德拉分析内环,他们发现尘埃云的密度在各个方向上并不均匀。之前的研究假设它们不存在。

一篇描述V404天鹅座的结果的论文发表在2016年7月1日的《天体物理学杂志》(预印本)上。这项研究的作者是Sebastian Heinz, Lia Corrales(密歇根大学);兰德尔·史密斯(哈佛和史密森天体物理中心|);Niel Brandt(宾夕法尼亚州立大学);Peter Jonker(荷兰空间研究所);Richard Plotkin(内华达大学雷诺分校);乔伊·尼尔森(维拉诺瓦大学)。

这一结果与x射线双星Circinus X-1的类似发现有关中子星而不是黑洞,该研究发表在2015年6月20日的《天体物理学杂志》上,标题为“《指环王:巨大x射线回波到Circinus X-1的运动距离》”(预印本)。这项研究也是由塞巴斯蒂安·海因茨领导的。

每年都有多篇论文发表,报道了2015年V404天鹅座爆发导致这些光环的研究。之前的爆发记录是在1938年、1956年和1989年,所以天文学家可能还有很多年时间来继续分析2015年的那次。

美国宇航局的马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉项目。史密森天体物理天文台的钱德拉x射线中心控制着马萨诸塞州剑桥市的科学和马萨诸塞州伯灵顿市的飞行操作。

2的评论“天文学家发现黑洞周围不寻常的巨大环”

  1. Sýsþems ĺike这些可以是defìned bý时空。但是preseñt的现象rinģ的形成ìs beyònd的pervìew的空间-时间需要解释。

  2. 环ìs的fòrmation与宇宙射线和时空严格相关。

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