X射线回波揭示了最近来自银河系黑洞的明亮闪光

X射线回波揭示了最近来自银河系黑洞的明亮闪光像大多数星系一样，银河系的核心有一个超大质量的黑洞。这个被称为人马座A*（SgrA*）的天体拥有大约400万个太阳的质量，与我们在其他星系中看到的一些同类天体相比，它相对安静。但是我们知道，情况并不总是这样的。有证据表明，人马座A*在大约600万年和350万年前发射了巨大的辐射，炸开了物质，留下了巨大的冲击波，这些冲击波今天在某些波长的光线中仍然可见。但是现在，天文学家已经发现了来自一个更近的爆发的烟枪，这个爆发发生在仅仅200年前。一些X射线空间观测站，包括IXPE、钱德拉和XMM-牛顿，此前已经在SgrA*附近发现了巨大的分子云，这些分子云在X射线中出乎意料地明亮。天文学家利用IXPE卫星测量了来自这些云层的光线的偏振，这就把矛头指向了罪魁祸首。上图：人马座A*的广角，位于银河系中心的超大质量黑洞，由钱德拉X射线天文台拍摄。底部：黑洞周围区域的综合特写图像，其中的橙色斑点表示在X射线下很亮的分子云当光被偏振时，它的波都是沿着同一个平面指向的。在这种情况下，偏振的角度指向SgrA*作为X射线辐射的源头，而偏振的程度则显示了这些云在被黑洞喷出后已经走了多远。这反过来又使研究人员能够计算出闪光发生的时间--不到两个世纪前。根据这些细节，天文学家们随后能够估计出最初的闪光有多亮。事实证明，我们当地的超大质量黑洞在X射线下短暂地闪耀了约一百万倍的亮度。这将使它与塞弗特星系相提并论，后者的核心与该星系的所有恒星一样亮。在你问19世纪的天文学家是如何错过这样一场表演的之前，这早在X射线望远镜被发明并指向天体之前就已经发生了。更好地了解SgrA*的活动历史可以帮助我们预测它的未来。毕竟，在最近几年，它抛出了新的X射线和近红外光，这可能是一个新的活动增加期的预兆，或者只是一些不听话的物体落入的焰火。这项研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367453.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367453.htm

欧洲核子研究中心再现来自黑洞的物质：反物质等离子体火球

欧洲核子研究中心再现来自黑洞的物质：反物质等离子体火球超大质量黑洞发射等离子体喷流的艺术家印象图，欧洲核子研究中心的科学家们现在已经在实验室中重现了这一场景。美国宇航局/JPL-加州理工学院这些所谓的相对论喷流被认为包含了由电子及其反物质等价物正电子组成的等离子体。但是，这种物质究竟是如何形成的，又有什么作用，很难通过天文观测和计算机模拟来测量。于是，欧洲核子研究中心的科学家们开始在实验室里制造他们自己的版本。利用高辐射材料（HiRadMat）设施，研究小组从超级质子同步加速器中捕获了3000亿个质子，并将它们喷射到石墨和钽制成的靶子上。这引发了一连串的粒子相互作用，产生了足够多的电子-正电子对来维持稳定的等离子状态。产生等离子体的一系列相互作用示意图罗切斯特大学激光能量学实验室插图/HeatherPalmer首先，质子撞击石墨中的碳原子核，产生的能量足以撞散其中的基本粒子。其中的中性粒子很快衰变为高能伽马射线。这些伽马射线随后与钽的电场相互作用，进而产生成对的电子和正电子。在这次试运行中，产生的电子-正电子对达到了惊人的10万亿个，足以让它开始表现得像一个真正的天体物理等离子体。"这些实验的基本理念是在实验室中重现天体物理现象的微观物理学，例如黑洞和中子星的喷流，"该研究的合著者吉安卢卡-格雷戈里（GianlucaGregori）说。"我们对这些现象的了解几乎完全来自天文观测和计算机模拟，但望远镜无法真正探测微观物理，模拟也涉及近似。像这样的实验室实验是连接这两种方法的桥梁。"这项研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434761.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434761.htm

NASA成像X射线偏振探测仪（IXPE）团队庆祝开始探索宇宙一周年

NASA成像X射线偏振探测仪（IXPE）团队庆祝开始探索宇宙一周年IXPE是第一颗专门用于测量来自各种宇宙源的X射线偏振的卫星，例如黑洞和中子星。偏振是一种光的属性，它为科学家提供了关于宇宙物体的重要信息。在IXPE之前，X射线的偏振很少在太空中测量。在短短的一年时间里，IXPE已经进行了以前任何望远镜都无法进行的测量。2021年12月9日星期四，在佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心，SpaceX猎鹰9号火箭从39A发射场发射了美国宇航局的成像X射线测偏探测器（IXPE）航天器。IXPE航天器是第一颗专门用于测量来自各种宇宙源的X射线偏振的卫星，如黑洞和中子星。发射工作开始于美国东部时间凌晨1点。资料来源：美国宇航局/JoelKowsky下面我们来看看IXPE在其运行第一年的一些成就。IXPE揭开了仙后座A的令人惊讶的秘密，这里出现过一次著名的大爆炸。IXPE对中子星海格力斯X-1的观测结果震惊了天文学界。IXPE揭示了天鹅座X-1系统中黑洞周围热物质的形状和方向。由于IXPE，科学家们证实了磁星具有超强的磁场和高度极化的特点。美国宇航局的IXPE帮助解开了围绕炽热星中粒子加速的40年之谜，炽热星是一个活跃的黑洞，它的喷射口指向地球。对于IXPE来说，事情才刚刚开始。它的设计任务寿命是两年，所以至少还有一年的探索期，该卫星准备对X射线偏振的复杂性做出更多令人兴奋的发现。一周年快乐，IXPE!...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334927.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334927.htm

天文学家揭示了超大质量黑洞周围神秘的无线电泡的秘密

天文学家揭示了超大质量黑洞周围神秘的无线电泡的秘密在进行这项研究时，杰克是宾夕法尼亚大学的一名研究生，现在是魁北克省蒙特利尔市麦吉尔大学的一名研究员。超大质量黑洞被发现在星系团中心的巨大星系的中心深处。星系团中充满等离子体的大气层热得令人难以置信--大约5000万摄氏度--但这些高温通常会随着时间的推移而冷却，使新的恒星得以形成。有时，黑洞会通过从其中心喷射出的猛烈爆发来重新加热它周围的气体，阻止冷却和恒星的形成，这个过程被称为反馈。这些强大的喷流在热的星团介质中开出巨大的空洞，将热的气体推到离星团中心更远的地方，用发射无线电的气泡来取代它。替换如此大体积的气体需要巨大的能量（占星团气体总热能的百分之几），而了解这些能量的来源对天体物理学家来说是非常有意义的。通过了解更多关于填充在这些空洞中留下的东西，天文学家可以开始推断出首先是什么造成了这些空洞。美国宇航局钱德拉X射线天文台（左图）和GBO的MUSTANG-2仪器（右图）的观测结果清楚地显示了从星系团MS0735中心的黑洞中排出的强大射电喷流（绿色轮廓）所挖掘的巨大空洞（用灰色圆圈突出）。这两张图片中的绿色等值线是由海军研究实验室的VLA低频电离层和瞬态实验（VLITE）后端进行的观测，用于国家射电天文台（NRAO）的甚大天线（VLA）。资料来源：美国宇航局钱德拉X射线观测站和美国国家科学基金会的绿岸观测站天文学家团队使用GBT上的MUSTANG-2接收器，利用Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应对MS0735进行成像，这是宇宙微波背景（CMB）辐射的一种微妙的扭曲，是由团簇气体中的热电子散射引起的。就背景而言，CMB是在大爆炸后38万年发出的，是138亿年前我们宇宙起源的余晖。在MUSTANG-2观测的90GHz左右，SZ效应信号主要测量热压。欧洲南方天文台的天文学家TonyMroczkowski是这项新研究的参与者，他说："借助MUSTANG-2的力量，我们能够看到这些空洞，并开始精确地确定它们充满了什么，以及为什么它们在压力下不会坍塌。"这些新发现是迄今为止对星系团中空洞的热力学状态进行的最深入的高保真SZ成像，加强了先前的发现，即空洞中至少有一部分压力支持是由非热源造成的，如相对论粒子、宇宙射线和湍流，以及磁场的少量贡献。"共同作者TracyClarke解释说，他是美国海军研究实验室的天文学家和VLITE项目的科学家，他是这个系统先前的无线电研究的共同作者，"当我们研究低频的无线电核心和裂片时，我们知道这是一个令人兴奋的系统，但是我们现在才开始看到全貌。"与早先的研究相比，GBT产生的新成像考虑到了这样一种可能性，即气泡内的压力支持可能比以前认为的更细微，同时混合了热和非热的成分。除了无线电观测之外，该团队还纳入了美国宇航局钱德拉X射线天文台的现有X射线观测，这些观测为MUSTANG-2所看到的气体提供了一个补充性的视角。未来跨越多个频率的观测可以更精确地确定黑洞爆发的性质有多奇特。"这项工作将帮助我们更好地理解星系团的物理学，以及困扰我们许多人一段时间的冷却流反馈问题，"Orlowski-Scherer补充说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338267.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338267.htm

VERA望远镜网络揭示快速增长的黑洞周围环境

VERA望远镜网络揭示快速增长的黑洞周围环境从快速增长的超大质量黑洞喷射出的射流与周围的流出物。从黑洞附近发射的射电波的偏振面在穿过周围磁化气体时发生旋转图片来源：NAOJ现在人们普遍认为，几乎每个活动星系的核心都蕴藏着一个超大质量黑洞，其质量从数百万到数十亿倍于太阳。然而，这些黑洞获得如此巨大质量的成长史仍然是一个未解之谜。在东京大学研究生高村美惠子（MiekoTakamura）的带领下，一个国际研究小组重点研究了一类独特的活动星系，即窄线赛弗1（NLS1）星系。这些星系被怀疑含有相对较小但迅速增长的大质量黑洞，因此为研究这些宇宙怪兽的早期演化阶段提供了潜在的机会。为了更深入地了解这些奇特黑洞的周围环境，研究小组利用VERA观测了附近六个活跃的NLS1星系的核心，VERA是一个射电望远镜网络，其视力比人眼强10万倍以上。特别是，研究小组利用VERA最新增强的超宽带记录能力，以前所未有的精度探测到了从这些星系核心发出的微弱"偏振"无线电波。众所周知，在超大质量黑洞附近发射的无线电波有一部分会出现偏振。当这种偏振发射在黑洞周围的磁化气体中传播时，偏振面会逐渐旋转，造成一种被称为法拉第旋转的效应。这种旋转的程度（在给定波长下）与传播介质中的气体密度和磁场强度成正比。因此，偏振和法拉第旋转为了解中心黑洞周围的环境提供了宝贵的信息。新数据揭示了有史以来最清晰的这些星系核心的法拉第旋转情况，与对更老、更大质量、更发达的黑洞的测量结果相比，法拉第旋转明显更大。这表明这些星系的核区存在大量气体，促进了中心黑洞的快速增长。高村说："超大质量黑洞的成长过程与人类类似。我们观测到的黑洞具有类似于美食爱好者的特征，类似于对香甜的米饭有着强烈渴望的少男少女。"这些结果以Takamura等人"用VERA宽带偏振测量法探测活跃的窄线塞弗特1星系的心脏"为题发表在《天体物理学报》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372831.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372831.htm

揭开黑洞的磁性之谜：黑洞周围的"MAD"吸积是如何形成的？

揭开黑洞的磁性之谜：黑洞周围的"MAD"吸积是如何形成的？黑洞X射线双星MAXIJ1820+070的示意图，黑洞周围形成了一个磁捕获盘。他们发现的关键是观测到来自黑洞喷流的射电辐射和来自吸积流外部区域的光学辐射分别滞后于来自吸积流内部区域热气体（即热吸积流）的硬X射线约8天和17天。这些发现发表在8月31日的《科学》杂志上。这项研究由武汉大学的尤蓓副教授、浙江大学的曹新武教授和中国科学院上海天文台的严震研究员领导。黑洞X射线双星MAXIJ1820+070的多波长光曲线（显示亮度随时间的变化）黑洞捕获气体的过程被称为"吸积"，落入黑洞的气体被称为吸积流。吸积流内部的粘性过程会有效释放引力势能，其中一部分能量会转化为多波长辐射。这种辐射可以被地面和太空望远镜观测到，让我们"看到"黑洞。然而，黑洞周围还有"看不见"的磁场。当黑洞吸积气体时，也会将磁场向内拖拽。以前的理论认为，随着吸积气体不断带来微弱的外部磁场，磁场会逐渐向吸积流的内部区域增强。吸积流向外的磁力增加，抵消了黑洞向内的引力。因此，在黑洞附近的吸积流内部区域，当磁场达到一定强度时，吸积物质就会被磁场困住，无法自由落入黑洞。这种现象被称为磁捕获盘。MAD理论多年前就已提出，并成功解释了一些与黑洞吸积有关的观测现象。然而，当时并没有直接的观测证据证明MAD的存在，MAD的形成和磁传输机制仍然是个谜。吸积流、磁场和喷流演化示意图除了几乎所有星系中心的超大质量黑洞之外，宇宙中还有更多恒星质量的黑洞。天文学家在银河系的许多双星系统中都探测到了恒星质量的黑洞。这些黑洞的质量通常是太阳的十倍左右。大多数时候，这些黑洞处于静止状态，发射极弱的电磁辐射。不过，它们偶尔也会进入爆发期，爆发期可以持续几个月甚至几年，产生明亮的X射线。因此，这类双星系统通常被称为黑洞X射线双星。在这项研究中，研究人员对黑洞X射线双星MAXIJ1820+070的爆发进行了多波长数据分析。他们观察到，硬X射线发射出现了一个峰值，8天后射电发射也出现了一个峰值。喷流的射电辐射与热吸积流的硬X射线之间如此长的延迟是前所未有的。这些观测结果表明，吸积盘外部区域的弱磁场被热气体带入内部区域，随着吸积率的降低，热吸积流的径向范围迅速扩大。热吸积流的径向范围越大，磁场的增幅就越大。这导致黑洞附近的磁场迅速增强，从而在硬X射线发射峰值出现大约8天后形成MAD。"我们的研究首次揭示了吸积流中的磁场传输过程和黑洞附近的MAD形成过程。这是磁捕获盘存在的直接观测证据，"该研究的第一作者和共同通讯作者YouBei副教授说。此外，研究小组还观测到来自吸积流外部区域的光学发射与来自热吸积流的硬X射线之间出现了前所未有的延迟（约17天）。通过对黑洞X射线双星爆发的数值模拟，研究人员发现当爆发接近尾声时，硬X射线的辐照会导致更多来自远外层区域的吸积物质由于不稳定性而向黑洞坠落。这导致吸积流外围区域出现光学耀斑，其峰值出现在来自热吸积流的硬X射线峰值之后约17天。该研究的共同通讯作者曹新武教授说："由于黑洞吸积物理学的普遍性，不同质量尺度黑洞的吸积过程遵循相同的物理规律，因此这项研究将推进对不同质量尺度吸积黑洞的大尺度磁场形成、喷流动力和加速机制等相关科学问题的理解。"该研究的共同通讯作者阎真教授指出，在不久的将来，有望在更多的吸积黑洞系统中观测到与MAXIJ1820+070类似的现象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381353.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381353.htm