终谜题黑洞喷流的能量从何而来?
谈及黑洞,令人心悸的名字背后隐藏着令人畏的奥秘。那些吞噬一切的黑洞,宛如宇宙中的无底洞,而在其中,星系中心的超重黑洞更是以光速向外喷射粒子流的神秘存在。
最近的一项针对超过200个黑洞的研究发现,这些喷流的威力远超科学家的预期。科学家们一直在这些喷流背后的力量来源,的研究表明,这些粒子喷流可能利用了黑洞自身的旋转能量。
英国剑桥大学天文研究所所长Andre Fabian对此表示:“这是一个激动人心的发现。人们对此已经争论了很久。” 他指出,大约1%的超重黑洞周围存在气体尘埃吸积盘。当盘中的物质落入黑洞时,会因高热而闪耀出光芒。而在每十个这样的活跃黑洞中,就有一个能喷射出接近光速99.995%的粒子流。虽然天文学家一直认为是吸积盘产生了这些喷流,但具体的机制一直是个谜。
意大利国家天文物理研究所的天文物理学家Gabriele Ghisellini领导了一个研究团队,他们对217个明亮黑洞进行了深入研究。这些黑洞之所以被称为明亮,是因为它们可以发出伽马射线和可见光,使得研究成为可能。研究团队利用NASA的费米伽马射线太空望远镜收集的关键数据,在《自然》杂志的在线版上发表了他们的研究成果。
他们发现,吸积盘的亮度与喷流的伽马射线强度之间存在明显的线性关系。也就是说,吸积盘的亮度越高,喷流的力量就越强。Ghisellini表示,如果计算喷射进宇宙的总能量,喷流发出的能量是吸积盘的十倍之多。他认为喷流肯定有其他能量来源。
目前最被广泛接受的理论是,高速自旋的吸积盘含有大量带电粒子,这些粒子在旋转过程中形成了强大的磁场,与黑洞接触并产生作用。如果黑洞也在自旋,就会对磁场产生拖拽效应,在黑洞的旋转极上形成紧密的锥状磁场。这个扭曲的磁场正是加速黑洞中粒子形成喷流的关键,整个过程的能量主要来源于黑洞的旋转能。
Ghisellini指出,研究团队发现喷流的功率远远超过了吸积盘的功率。吸积盘不可能单独推动喷流,黑洞自身的旋转也应该是喷流的能量来源之一。接下来,科学家们将致力于测量黑洞的自旋速度,以验证是否与喷流强度有关。他也承认,这是一项极其艰巨的任务。
宇宙的奥秘深不可测,我们对它的了解仍然非常有限。不仅仅是黑洞如何吞噬星体的问题让我们困惑不已,现在我们又面临了新的谜题:黑洞为何会向外喷射电子。不得不承认,人类在宇宙面前显得无比渺小,还有太多未解的谜团等待着我们去揭开。