翘速前进：天文学家解释银河系中心黑洞弯曲时空的方式

翘速前进：天文学家解释银河系中心黑洞弯曲时空的方式 这幅艺术家绘制的插图显示了银河系中心超大质量黑洞和周围物质的横截面。中心的黑色球体代表黑洞的事件穹界，也就是不归点，任何东西，甚至光，都无法从这里逃逸。从侧面看旋转的黑洞，如图所示，周围的时空形状就像一个美式足球。两侧的黄橙色物质代表围绕黑洞旋转的气体。这些物质不可避免地向黑洞坠落，一旦落入足球形状的内部，就会穿过事件穹界。因此，足球形状内、事件视界外的区域被描绘成一个空腔。蓝色圆球表示从旋转黑洞两极射出的喷流。图片来源：NASA/CXC/M.Weiss天文学家称这个巨大的黑洞为人马座 A*（简称 Sgr A*），它距离地球约 26000 光年，位于银河系的中心。黑洞有两个基本特性：质量（重量）和自旋（旋转速度）。确定这两个值中的任何一个，都能让科学家们对任何黑洞及其行为方式了如指掌。自旋测量技术一个研究小组采用了一种新方法，利用 X 射线和无线电数据，根据物质流向和流出黑洞的方式来确定 Sgr A* 的旋转速度。他们发现Sgr A*的旋转角速度即每秒的旋转圈数约为最大可能值的60%，而这是由于物质的运动速度无法超过光速而设定的极限。过去，不同的天文学家使用不同的技术对Sgr A*的旋转速度进行了其他一些估计，结果从Sgr A*完全不旋转到几乎以最大速度旋转不等。新研究的第一作者、宾夕法尼亚州立大学的露丝-戴利（Ruth Daly）说："我们的工作可能有助于解决银河系超大质量黑洞的旋转速度问题。结果表明，Sgr A* 的旋转速度非常快，这很有趣，而且影响深远。"人马座 A* 及其周围区域的钱德拉 X 射线图像。资料来源：NASA/CXC/威斯康星大学/Y.Bai, et al.快速旋转的影响旋转的黑洞在旋转时会拉动"时空"（时间和三维空间的组合）和附近的物质。旋转黑洞周围的时空也会被压扁。从顶部俯视黑洞，沿着黑洞产生的任何喷流桶，时空都是一个圆形。然而，从侧面看旋转的黑洞，时空的形状就像一个足球。旋转速度越快，足球就越扁平。黑洞的自旋可以作为一种重要的能量来源。旋转的超大质量黑洞在提取其自旋能量时会产生准直外流，即狭窄的物质束，如喷流，这就要求黑洞附近至少有一些物质。由于 Sgr A* 周围的燃料有限，这个黑洞近千年来一直相对安静，喷流也相对较弱。然而，这项研究表明，如果斯格拉A*附近的物质数量增加，这种情况可能会改变。人马座 A* 的未来"旋转的黑洞就像发射台上的火箭，"来自加拿大温尼伯马尼托巴大学的合著者宾尼-塞巴斯蒂安说。"一旦物质足够接近，就好像有人给火箭加满了燃料，然后按下了'发射'按钮"。这意味着，将来如果黑洞附近物质的性质和磁场强度发生变化，黑洞自旋的巨大能量的一部分可能会驱动更强大的外流。这种源物质可能来自气体，也可能来自被黑洞引力撕裂的恒星残骸，如果该恒星游荡得离斯格拉A*太近的话。来自密歇根州立大学的合著者梅根-多纳休（Megan Donahue）说："一个星系旋转的中心黑洞所产生的喷流会深刻影响整个星系的气体供应，从而影响恒星形成的速度，甚至影响恒星是否能够形成。在银河系黑洞周围的X射线和伽马射线中看到的'费米气泡'表明，黑洞在过去可能是活跃的。测量我们黑洞的自旋是对这种情况的重要检验。"为了确定 Sgr A* 的自旋，作者使用了一种基于经验的理论方法，即"外流法"，该方法详细说明了黑洞的自旋与其质量、黑洞附近物质的特性以及外流特性之间的关系。准直外流产生无线电波，而黑洞周围的气体盘则产生 X 射线辐射。利用这种方法，研究人员将钱德拉和 VLA 的数据与其他望远镜对黑洞质量的独立估计结合起来，对黑洞的自旋进行了约束。合著者之一、加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的 Anan Lu 说："我们对 Sgr A* 有特殊的看法，因为它是离我们最近的超大质量黑洞。虽然它现在很安静，但我们的工作表明，未来它将对周围的物质产生无比强大的冲击力。这可能发生在一千年或一百万年后，也可能发生在我们有生之年。"银河系中心的超大质量黑洞正在飞速旋转，以至于它把周围的时空扭曲成一个看起来像美式足球的形状。这一结果是利用美国宇航局钱德拉 X 射线天文台（太空中的 X 射线望远镜）和美国国家科学基金会甚大阵列（位于新墨西哥州的射电望远镜阵列）的数据得出的。资料来源：NASA/CXC/A.霍巴特描述这些结果的论文由露丝-戴利（Ruth Daly）领衔撰写，发表在 2024 年 1 月出版的《英国皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。 ... PC版： 手机版：

天文学家发现位于银河系中心区域的三颗恒星异常年轻

天文学家发现位于银河系中心区域的三颗恒星异常年轻 这张照片是用欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜拍摄的，显示了银河系最内层的高分辨率景象。在新的研究中，研究人员对此处显示的密集核星团进行了详细的研究。图片来源：ESO这项研究发表在《天体物理学杂志通讯》上，研究对象是位于构成银河系中心的核星团中的一组恒星。研究涉及三颗难以研究的恒星，因为它们距离太阳系非常遥远，隐藏在巨大的尘埃和气体云后面，遮挡了光线。事实上，该区域还布满了恒星，这使得分辨单个恒星变得非常复杂。在之前的一项研究中，研究人员提出了一个假设，即银河系中部的这些特定恒星可能异常年轻。验证银河系核心的年轻恒星"我们现在可以证实这一点。在我们的研究中，我们已经能够确定其中三颗恒星相对年轻，至少在天文学家看来是如此，年龄在 1 亿年到 10 亿年左右。"隆德大学天文学研究员丽贝卡-福斯伯格说："这可以与太阳相比，太阳的年龄为 46 亿年。"核星团一直被视为银河系中非常古老的部分，这一点非常正确。但研究人员新发现的这些年轻恒星表明，在银河系这个古老的组成部分中，恒星的形成也非常活跃。然而，对距离地球 2.5 万光年的恒星进行测年并不是一件急于求成的事情。研究人员使用了来自夏威夷凯克 II 望远镜的高分辨率数据，该望远镜是世界上最大的望远镜之一，镜面直径达 10 米。为了进一步验证，他们还测量了恒星中铁这种重元素的含量。这种元素对于追踪银河系的发展非常重要，因为天文学家关于恒星形成和星系发展的理论表明，年轻的恒星含有更多的重元素，因为随着时间的推移，重元素在宇宙中形成的程度越来越高。为了确定铁的含量，天文学家用红外光观测了恒星的光谱，与光学光相比，红外光的光谱部分更容易透过银河系尘埃密集的部分。结果显示，铁的含量差异很大，这让研究人员感到惊讶。了解银河系和宇宙的意义"铁含量的分布非常广泛，这可能表明银河系的最内层是非常不均匀的，也就是不混合的。"隆德大学天文学研究员布莱恩-托尔斯布罗（Brian Thorsbro）说："这是我们始料未及的，它不仅说明了银河系中心的面貌，也说明了早期宇宙的面貌。"这项研究为我们了解早期宇宙和银河系中心的运作提供了重要启示。研究结果还可能有助于启发我们今后继续探索银河系的中心，以及进一步开发星系和恒星形成的模型和模拟。"我个人认为，我们现在可以如此详细地研究银河系的最中心，这是非常令人兴奋的。对于我们所在的银河系圆盘的观测来说，这些类型的测量已经成为标准，但对于银河系中更遥远、更奇特的部分来说，却是遥不可及的目标。"Rebecca Forsberg总结说："我们可以从这些研究中了解到很多关于我们的银河系是如何形成和发展的信息。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

天文学家在银河系发现巨型古恒星“老烟枪”

天文学家在银河系发现巨型古恒星“老烟枪” 赫特福德大学的菲利普-卢卡斯（Philip Lucas）教授说："它们突然抛出物质。这是一种新型恒星，它们似乎都聚集在天空的同一区域，非常靠近银河系的中心。"天文学家们的目的是捕捉很少见的新生恒星被称为原恒星在经历相当于恒星生长高峰的时期。在此期间，年轻恒星通过吞噬周围的恒星形成气体迅速获得质量，从而导致光度突然增加。研究小组跟踪了数亿颗恒星，发现了 32 颗爆发的原恒星，它们的亮度至少增加了 40 倍，有些甚至增加了 300 倍以上。然而，银河系中心附近的另一组红巨星却意外地出现在分析中。研究人员利用欧洲南方天文台的甚大望远镜对这些恒星进行了更详细的研究，其中七颗恒星被认为是一种新型的红巨星，研究人员将其命名为"老烟枪"。卢卡斯认为，恒星内部的对流和不稳定性可能会引发巨大的烟柱释放。"这些云团足有太阳系大小，"卢卡斯说。"我们猜测，这些是朝一个方向喷发的尘埃，可能来自恒星表面的一块区域。"这些发现具有更广泛的意义，因为从垂死恒星释放到星际空间的物质为下一代恒星播下了种子。卢卡斯说："发现一种能抛出物质的新型恒星，可能会对其他星系的核圆盘和富含金属区域的重元素扩散产生更广泛的影响。"研究结果发表在《英国皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。 ... PC版： 手机版：

天文学家实时观测黑洞的苏醒

天文学家实时观测黑洞的苏醒 2019 年末，此前不显眼的室女座星系 SDSS1335+0728 突然变得明亮许多。天文学家随后利用太空和地面望远镜跟踪了其亮度变化。根据发表在《Astronomy & Astrophysics》期刊上的研究，天文学家认为我们正在实时目睹一个超大质量黑洞的苏醒。超新星爆发等天文现象会让星系变得明亮，但通常只会持续几十天，最多数百天，而 SDSS1335+0728 的变亮持续至今，已有四年多时间，还在越来越亮。该星系距离地球 3 亿光年，2019 年 12 月加州 Zwicky Transient Facility 天文台观测到了它突然变亮，后续观测发现其中红外波长亮度增加了一倍，紫外线亮度增加了四倍，X 射线范围亮度至少增加 10 倍。变亮原因被认为是“活跃星系核”的形成，即星系中心的巨大黑洞在消耗周围的物质。 via Solidot

远古耀斑的回声：天文学家揭秘银河系的"安静怪物"Sgr A*

远古耀斑的回声：天文学家揭秘银河系的"安静怪物"Sgr A* Sgr A*是距离地球最近的超大质量黑洞，距离地球26000光年。由于黑洞强大的引力，研究附近的环境非常困难。它扭曲了附近天体的视线，使它们难以被观测到。不过，通过观察黑洞耀斑对附近分子云的影响，还是有办法做到这一点的。天文学家最近发现了数百年前未知耀斑的回声，这些耀斑早在有望远镜观测之前就已经发生了。这些回声表明，Sgr A* 吞噬物质的频率相当高。密歇根州立大学研究员格蕾丝-桑格-约翰逊（Grace Sanger-Johnson）通过筛选十年来的 X 射线数据，从银河系中央超大质量黑洞Sgr A* 发现了九个以前未被发现的 X 射线耀斑。这张十多年前公布的 NASA 图像显示了一个 X 射线耀斑的例子。图片来源：NASA/JPL-Caltech密歇根州立大学的两位研究人员格雷斯-桑格-约翰逊和杰克-尤特详细研究了耀斑及其光回波。他们的发现表明，在非常遥远的过去，当Sgr A*摄取物质时，Sgr A*曾有过活动。该活动产生的X射线辐射从Sgr A*经过数百年的传播，反弹到附近的分子云并使其变亮。这产生的光回波又经过了大约26000年才到达地球。因此，当 Uteg 和 Sanger 研究这些耀斑和光回波时，他们实际上是在观察过去。利用 NuSTAR 搜寻 Sgr A* X 射线耀斑桑格-约翰逊分析了十年来的数据，寻找Sgr A*的饮食习惯所产生的X射线耀斑。在搜索过程中，她又发现了九次此类爆发的证据。耀斑通常非常引人注目。由于耀斑非常明亮，天文学家有机会研究黑洞周围的直接环境。桑格-约翰逊研究的数据来自NuSTAR 任务。它的目标是高能 X 射线和伽马射线辐射。这些辐射通常来自星系中心的活跃区域、超新星爆炸和其他活跃事件。桑格-约翰逊收集和分析的数据现已成为Sgr A耀斑的数据库。"我们希望通过建立这个Sgr A耀斑数据银行，我们和其他天文学家能够分析这些X射线耀斑的特性，并推断出超大质量黑洞极端环境内部的物理条件，"桑格-约翰逊说。天文学家确实从其他观测中了解到 Sgr A* 星的爆发。这是美国国家航空航天局的成像 X 射线极化探测器和钱德拉 X 射线天文台的观测结果。IXPE和钱德拉数据的结合帮助研究人员确定，在分子云中发现的X射线光来自人马座A*大约200年前的一次爆发。资料来源：钱德拉：NASA/CXC/SAO；IXPE：NASA/MSFC/F.Marin et al; Sonification Credit: NASA/CXC/SAO/K.Arcand, SYSTEM Sounds (M. Russo, A. Santaguida)追踪耀斑的回声在桑格-约翰逊研究NuSTAR数据的同时，本科生研究员杰克-尤特格（Jack Uteg）也在研究黑洞周围的活动。他分析了一个被称为"桥"的巨型分子云20年来的数据。这些数据来自NuSTAR和欧洲航天局XMM-牛顿天文台的观测。桥"靠近 Sgr A*，通常不会发出自己的光。因此，当它在X射线中变亮时，天文学家们就注意到了。他说："我们看到的亮度很可能是Sgr A*去X射线爆发的延迟反射。我们在 2008 年左右首次观测到亮度的增加。然后，在接下来的12年里，来自大桥的X射线信号持续增加，直到2020年达到峰值亮度。"Uteg 的工作帮助天文学家确定了 Sgr A* 在 X 射线中比现在亮大约五个数量级。这种变亮表明我们的中央超大质量黑洞很可能吞噬了附近的气体云，亮度还揭示了其他特性。他说："我们关注这团气体云变亮的一个主要原因是，它能让我们确定过去 Sgr A* 爆发的亮度。"NuSTAR 航天器示意图，该航天器有一根 30 英尺（10 米）长的桅杆，将光学模块（右）与焦平面上的探测器（左）隔开。这种分隔对于探测 X 射线的方法来说是必要的。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院Sgr A*的光回声揭示了什么？得益于它们的工作，天文学家有了另一种方法来解决在黑洞周围观测的困难。她说："耀斑和焰火都能照亮黑暗，帮助我们观测到通常无法观测到的东西。这就是为什么天文学家需要知道这些耀斑发生的时间和地点，这样他们就可以利用这些光来研究黑洞的环境。"天文学家们知道黑洞会不定期地吞噬附近的物质，但这些发现有助于他们确定黑洞吞噬物质的频率，以及由此产生的耀斑对附近邻域的影响。MSU 助理教授张硕（Shuo Zhang）是这两项研究的团队负责人，他表示，关于这些耀斑发生的频率以及过去发生过多少耀斑，还有很多问题。张说："这是我们第一次为我们的超大质量黑洞周围的分子云构建了一个长达24年的变异性，这个分子云已经达到了它的X射线光度峰值。它使我们能够了解到 Sgr A* 在大约 200 年前的活动情况。我们在MSU的研究团队将继续这种'天体考古游戏'，进一步揭开银河系中心的神秘面纱。"MSU 团队的这些工作成果在美国天文学会 2024 年夏季会议上做了介绍。改编自最初发表在《今日宇宙》上的一篇文章。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

甚大望远镜发布人马座C的最新图片 靠近银河系中心黑洞

甚大望远镜发布人马座C的最新图片 靠近银河系中心黑洞 日前由欧洲南方天文台运营的甚大望远镜 (Very Large Telescope，位于智利) 发布了一张银河系中心附近的新图片。这张图片的区域是在人马座 C，不过这里靠近银河系中心黑洞 (即人马座 A*)，所以有密密麻麻的恒星被银心黑洞吸引聚集在这里。 PC版： 手机版：