韦伯望远镜直击银河系心脏:超大质量黑洞边上演"光核战争"

熟知外星君 2025-03-12 02:07:54

美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜发现,银河系中心的超大质量黑洞人马座A*正持续释放剧烈光爆。这些光爆呈现短促闪烁与长时期耀斑交替出现的特征——想象太阳耀斑,但放大了难以想象的规模:连续不断的闪光强度足以穿透2.6万光年的星际空间。在闪烁的光芒中,每日都会爆发剧烈的强光,照亮深邃宇宙。

研究团队通过韦伯望远镜首次对银河系核心的剧烈活动进行详尽观测。黑洞周围的吸积盘是气体与尘埃构成的漩涡状结构,韦伯探测到其亮度在极短时间内发生剧烈变化,表明这些光爆源自吸积盘最内侧、靠近事件视界(引力最强区域)的区域。

韦伯揭秘银河系中央黑洞的"连环焰火"

人马座A*正以永不停歇的"光之狂舞"震撼天文学界。美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜记录下迄今最完整、最长时间的观测数据,揭开了这个潜伏在银河系中心的神秘天体的真面目。

研究发现,环绕黑洞的气体尘埃盘持续闪烁且毫无规律。这些耀斑的强度与持续时间差异巨大:从仅持续数秒的微弱闪光,到每日爆发的强光洪流不等,部分光变现象甚至在数月间呈现微妙偏移,构成动态多变的宇宙奇观。

这项发现将帮助人类更深入理解黑洞本质、物质吸积机制,以及此类过程如何塑造星系演化。相关研究成果发表于2月18日《天体物理学杂志通讯》。

"我们的数据呈现出不断变化的、沸腾般的亮度,"伊利诺伊州西北大学研究团队负责人法拉德·尤塞夫扎德赫表示,"突然'砰'的一声,亮度剧烈爆发,随后又归于平静。这种活动毫无规律可循,每次观测都带来全新而令人兴奋的黑洞行为特征。"

韦伯望远镜捕捉银河系中心黑洞"烟花秀":9小时观测浓缩成30秒震撼视频

这段由美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的延时视频,将长达9小时的红外波段观测数据压缩为短短30秒。画面中,银河系中心的超大质量黑洞人马座A*(Sagittarius A*)正持续上演剧烈活动:既有肉眼可见的明亮耀斑爆发(视频结尾处可见一次强耀斑),也有难以察觉的微弱闪光。科学家认为,这些亮度变化可能源自黑洞吸积盘内两种不同的物理过程。

打破预期的活跃黑洞

为深入研究,西北大学法拉德·尤塞夫扎德赫团队借助韦伯的近红外相机(NIRCam),在过去一年中分批次对人马座A*展开观测,累计获得48小时的高清数据。每次观测持续8至10小时,如同给黑洞"拍快照",记录其随时间产生的变化。

结果令人惊叹——这个沉睡在银河系核心的天体远比想象中活跃。数据显示,黑洞周围的吸积盘每天至少爆发五到六次强烈耀斑,其间还夹杂着数十次短暂闪光。这些"烟花"的明暗强度差异巨大,持续时间从几秒到数日不等,构成一幅动态变化的宇宙奇观。

解密"双重烟花"成因

尽管科学家已观测到现象,但对背后的机制仍存诸多谜团。尤塞夫扎德赫提出两种假说:

微扰闪烁说:吸积盘内部的小尺度湍流扰动可能引发微弱闪光。就像太阳表面的磁场活动会突然释放能量形成耀斑,黑洞周围的高温等离子体(带电气体)在压力骤变时也会产生短暂辐射爆发。"只不过这里的能量密度比太阳强万亿倍,"他比喻道,"但原理确有相似之处。"

磁重联耀斑说:更剧烈的强耀斑则可能源于罕见的磁场重组事件。当吸积盘内两条磁力线相互碰撞时,储存的能量会以接近光速的粒子流形式爆发,产生极其明亮的电磁辐射。"这就像静电火花瞬间释放电能,"尤塞夫扎德赫形象地解释,"只不过规模和能量都达到了宇宙级别。"

双重"视觉"揭秘黑洞能量释放奥秘

詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外相机(NIRCam)具备独特优势:可同时捕捉2.1微米和4.8微米两个波长的红外光。正是这种"双目视觉"能力,让尤塞夫扎德赫团队首次发现黑洞耀斑的亮度变化存在波长差异——短波长信号总比长波长信号提前数秒至40秒出现。

破解时间延迟之谜

"这是人类首次在毫米波段观测到这种时序差异,"尤塞夫扎德赫强调,"我们通过NIRCam同步获取两组数据时,明显看到较长波长信号存在滞后。"这一现象暗示着黑洞周围粒子能量释放的特殊机制:高能粒子在磁场线螺旋运动过程中,可能优先通过短波长辐射快速释放能量,随后逐渐以长波长辐射持续衰减。

24小时不间断观测计划

为深入解析这一现象,研究团队提出更宏大的观测方案:使用韦伯对银河系中心开展长达24小时的连续监测。这将有效降低随机噪声干扰,捕捉到更精细的亮度变化特征。

"观测这类微弱闪光就像在黑暗中寻找萤火虫,"尤塞夫扎德赫形象比喻,"如果我们能连续观测24小时,就能显著提升信噪比,或许会发现之前被掩盖的周期性规律——到底是随机爆发,还是暗藏某种重复模式?"

这项突破不仅为理解黑洞吸积盘的辐射机制提供新线索,更将推动建立更精确的相对论性等离子体模型。相关研究成果已在《天体物理学杂志通讯》发表。

0 阅读:0
熟知外星君

熟知外星君

感谢大家的关注