当黑洞吞噬物质时会发生什么？不同质量的黑洞会有同样的表现么？

ysykeke

国际空间站的一台望远镜对黑洞蚕食物质时发出的X射线进行了难以置信的高解析度测量，这对天文学家们理解这些神秘的物质有着重要的含义。

图解 : 艺术家关于黑洞吸积恒星物质的概念。

科学家们现在已经知道当黑洞吞噬完物质的时候会放射出高能量X射线。但这些射线是从哪里放出的，又是如何放出的引发了很多讨论。国际空间站的中子星内部成分探测器（NICER）前所未有地给科学家们提供了观察这些X射线的条件。这种观察不光能更好地帮助科学家理解像被观测到的这个一样尺寸为几倍太阳质量的黑洞，或许也一样能适用于位于银河系中心十亿太阳质量的庞然巨物。

“黑洞是如何演化的这个问题已经经过了充分的讨论。”马里兰大学博士后，NASA戈达德宇宙飞行中心研究员阿里卡拉（ErinKara）告诉我们，“当有物质盘滑落向黑洞时，我们看到它们会剧烈地爆发，而爆发的原因则是个从黑洞被探索到就存在论题。”

黑洞并非是一个明确点，而是一个质量巨大而致密的空间领域。这个领域范围被称之为黑洞的视界，无论是物质还是能量（包括可见光）都无法逃脱它的引力。但是当它从临近的伴星吸收物质时，黑洞视界展现出了复杂的结构。被黑洞引力切碎的物质会形成一个像土星环一样的吸积盘，而高温气体则会聚集在黑洞极点附近的环上形成热冕。这种质量吞噬现象中，从热冕爆发出高能量X射线会变为从吸积盘发射出的较低能量射线。

但是吞噬过程是如何发展的呢？这些盘是在更远的地方产生，然后移动向视界的么？或者说当盘留存在距离黑洞很近的地方的时候移动向内部的热冕被它取代了？

要了解这个过程我们需要高解析度的X射线读数。科学家们不光需要知道X射线的能量，还需要它们至少精确到微秒的抵达时间。科学家们实质上在寻找一种被他们称之为“残响时间”或者说是“光回声”的东西。光回声本质上就是来自热冕的高能量X射线，这些射线的一部分撞击在吸积盘上导致了低能量X射线的产生。科学家们想要测量最初的闪光和低能量回声之间的时间差。

科学家们通过中子星内部成分探测器（NICER）观测到了从一个名为MAXIJ1820+070的黑洞传来的光回声。根据现在论文的信息，数据显示残响滞后事实上比先前的测量短了6到20倍。因为NICER相比较其他仪器在时间测量上有更好的精度，所以这是很有可能发生的。

“要测量到不到半毫秒的光回声简直难以置信”卡拉（Kara）说到。想象一下：科学家们可以测量到一万光年之外一个黑洞发出的X射线和光回声之间精确到300纳秒的时间差。

科学家们能够把这些测量结果转化为对吸积过程的推断。更短的回声意味着吸积盘到达了比预先设想距离视界更近的地方，这说明随着时间变化是热冕变得更小了并移动到了更近的地方，而不是吸积盘。

"这个测量结果十分出色，它分辨出了许多我们在较低分辨率的测量中看到的张力。"，麦吉尔大学物理学助理教授达里尔-哈格德告诉我们（Gizmodo）。

但是这份论文有它自身的限制。哈格德提醒我们这里只有一份数据资料。“这可能只是黑洞吸积系统的一个特殊现象”，她说，“当参考数据只有一份时总会造成问题。我们需要在其它质量级的黑洞爆发中观测到同样的现象。”而到时候可能同样会出现其它符合试验数据的解释。

当然，这份论文还是有重要意义的。它能解释拥有巨大质量的最大的那些黑洞和质量更小一些的黑洞之间的矛盾。在质量巨大的黑洞中，吸积盘一直在逐渐接近中心的黑洞。而先前的测量数据则显示在较小的黑洞中吸积盘并没有这一现象，这十分矛盾。而这一结论证明可能我们只是需要更好的设备去观测这些更小的黑洞。

这次观测十分巧妙，它向我们展示了至少有一个小质量黑洞比我们先前所设想的与超大质量黑洞更相近。而它来自国际空间站上的一个望远镜这点本身也很棒。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. gizmodo- Ryan F.Mandel baum-风筝小猫

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原文地址：今日头条