新的太空天文台有助于解决涉及巨大黑洞的谜团

    大多数星系都围绕着巨大的黑洞建造。虽然其中许多相对温顺，比如我们银河系中心的那颗，但也有一些非常凶猛——吞噬周围的物质，并向遥远的太空释放出巨大而明亮的高能粒子流。

    周三，研究人员利用最近部署的成像X射线偏振探测器(IXPE)轨道天文台的数据，解释了这些喷流如何变得如此明亮：被称为电子的亚原子粒子被以超音速远离黑洞的冲击波激发.

    研究人员在一个名为Markarian501的大型椭圆星系中心研究了一个名为耀变体的奇异物体，该星系位于距地球约4.6亿光年的武仙座方向。一光年是光在一年中传播的距离，5.9万亿英里（9.5万亿公里）。

    耀变体是类星体的一个子集，类星体由超大质量黑洞提供能量，黑洞以星系中心的气体和其他物质为食，并以相反的方向向太空发射两股粒子流。Blazars的方向是，从我们在地球上的有利位置出发，它们的两架喷气机中的一架正直接飞向我们。

    ESO芬兰天文学中心的天文学家YannisLiodakis说：“耀变体是可观测宇宙中最持久明亮的物体。它们是最有活力的。它们有最大、最可怕的黑洞。它们周围发生的一切都如此迷人。”，该研究的主要作者发表在《自然》杂志上。

    长期以来，科学家们一直试图了解从耀变体发射的喷流如何变得如此明亮，以及其中粒子的行为。来自这个耀变体的喷流延伸到大约一百万光年的距离。

    IXPE于去年12月作为美国航天局NASA和意大利航天局的合作项目发射，测量来自宇宙源的X射线的亮度和偏振——一种涉及电磁波方向的光的特性。不同的现象，如冲击波或湍流，呈现极化“特征”。

    研究人员发现有证据表明，射流中的粒子在受到在气流内向外传播的冲击波撞击时会变得活跃起来，并在加速时发射X射线。当某物以超过音速的速度穿过空气等介质时，就会产生冲击波——就像超音速喷气机飞过地球大气层时那样——或者像本例中那样具有粒子和磁场的区域，称为等离子体。

    “我们从喷流中看到的光来自电子，”波士顿大学天体物理学家和研究合著者AlanMarscher说。“我们在Markarian501中观察到的那种X射线只能来自极高能的电子。”

    这部戏剧背后的驱动力是黑洞，一个密度极高的物体，引力强大到连光都无法逃脱。Markarian501中心的超大质量黑洞的质量约为太阳质量的十亿倍。这大约是银河系超大质量黑洞人马座A*质量的200倍。

    “黑洞是在我们无法在地球上复制的极端条件下研究基础物理学的独特实验室，”Liodakis说。

    “然而，在我们可以这样使用它们之前，我们需要了解发生的所有物理过程。多年来，我们一直在观察来自这些光源的高能光，并有了一些理论，这些粒子发出的光是如何被激发的。IXPE的x射线偏振能力让我们第一次直接测试了我们的理论，”Liodakis说。