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一个遥远超大质量黑洞辐射出比我们银河系还要大的巨量死亡射线

天文学家发表一张遥远星系Pictor A新的X射线合成照片,显示出一个超大质量黑洞所产生的巨大高能粒子喷射流,他们也能够确定这个超过银河系3倍的喷射流,是如何产生强有力的X射线辐射。

喷射流和反喷射流

2014年的电影星际效应(Interstellar),Matthew McConaughey和朋友演出在遥远的星系里, 探索一系列环绕一个超大质量(但相当友善的)黑洞的行星。这个叫做" Gargantua(小说里的巨人)"的黑洞,应该有一个事件视界(event horizon)。那是一个无法回头的点(point of no return),大约和地球的轨道一样大。然而,Gargantua被描述为相当不活耀和友善的。

但是这些宇宙惊人梦餍的真实,如同最近一张NASA钱卓拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory) 所拍摄的照片显示,是有些不一样。

新发表的照片,显示位于Pictor A星系一个真实的超大质量黑洞的可怕力量,距离约5亿光年。这个黑洞的质量约为太阳的4千万倍(大约是我们银河系中心黑洞的10倍),如果把它取代我们太阳系的太阳,它的事件视界会吞没掉水星和金星的轨道。

所以,它是非常的大。

然而,不像Gargantua,Pictor A的黑洞是一个精力旺盛且凶残的野兽,任意使用所有相当大的力量猛击宇宙。新的照片显示出物质是如何被黑洞吃掉,恒星、行星、星际气体、不够警觉的太空人(开玩笑)。当它在一个巨大吸积盘围绕着事件视界旋转时,释放出巨大的剩余能量。

所有这个不受拘束的能量被导向两个巨大的粒子喷射流,以几近光速穿透星际介质。事实上,这些粒子束是如此强有力的,被观察到的喷射流,大约是指向地球的方向,维持着几乎有30万光年距离的完整性。

那是超过我们银河系长度的三倍!

这只是用来强调涉及了深不可测的能量。新的照片收集了超过15年的Chandra数据,与来自澳洲望远镜致密阵列的无线电波图像相结合,也透露出一个模糊黯淡的"反喷射流"。因为它是在Pictor A星系的另一端,朝离开地球方向移动,这个反喷射流更加看不到。

无线电波数据,在图中的红色部分(蓝色代表Chandra数据),也显示出两个大的"无线电波瓣(radio lobe)",每一个是银河系的好几倍大,由喷射流与星际气体的交互作用所造成;以及一个在右侧远端的蓝色X射线"热点(hotspot)",是喷射流造成震波的结果。

有注解的Pictor A星系和喷射流照片: X-ray: NASA/CXC/Univ of Hertfordshire/M.Hardcastle et al., Radio: CSIRO/ATNF/ATCA

同步加速器辐射

研究新数据的研究人员能够断定,由Pictor A星系的超大质量黑洞的喷射流所产生的X射线,最有可能是由一个名为"同步加速器辐射(synchrotron emission)"所造成。在这个机制,X射线是由被捕获的电子幅射出,并且环绕着强大磁场旋转。

这个过程还不是很了解,但据信超大质量黑洞也拥有巨大的磁场,沿着被加速到惊人速度的次原子粒子,产生了很常见于从波霎、无线电星系、和其他的活跃星系核(active jalactic nuclei)形式所辐射出的极性喷射流(polar jet)。

他们也能够排除一个与之竞争的理论:以几近光速从星系中央的黑洞用力扔出的电子,与来自宇宙微波背景(cosmic microwave background, CMB)的光子相撞击的概念。理论上,这样的撞击应该会推送CMB光子进到光谱中的X射线部分,但X射线的(光谱)特征不符合这样的设想情况,有效地把它从竞争中去除。

无论是哪一种情况,可以安全地假设没有任何适于居住的行星环绕在Pictor A的超大质量黑洞,即使是Matthew McConaughey在探险这个怪物的环境之前必须重新考虑看看。

(必须)

(必须,保密)

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