中國科學家帶頭,黑洞領域再次取得重大突破!"

2023年10月03日10:41:10 科學 1813

自然界的奧秘再次向我們揭開了一層面紗。在中國科學家的領導下,國際頂尖學術期刊《自然》於北京時間9月27日發表了一篇黑洞研究成果論文,這一發現為杜宇黑洞自旋提供了更有力的觀測證據。


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通過分析來自全球45個研究機構的科研人員收集的甚長基線干涉測量(VLBI)網2000年至2022年的觀測數據,他們驚人地發現M87星系中心黑洞的噴流呈現出周期性的擺動,大約每11年擺動一次,振幅約為10度。這一發現緊密聯繫了M87星系中心的超大質量黑洞狀態與噴流的動力學,為黑洞自旋提供了有力的觀測證據。


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黑洞一直以來都是宇宙中最神秘且破壞性最大的存在之一。它們擁有巨大的引力,吸積大量物質,同時將部分物質以接近光速的速度噴射出去,但超大質量黑洞、吸積盤和噴流之間的能量傳輸機制一直是一個困擾科學家的難題。


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根據現有理論,黑洞的角動量是能量的源泉之一,其中之一的理論是,如果黑洞旋轉並且附近存在磁場,它會切割磁力線併產生電場,加速周圍的電離物質,然後噴射出高能量的物質。然而,黑洞的自旋一直難以測量,甚至是否旋轉都沒有直接的觀測證據。

M87星系是一個距離地球5500萬光年的近鄰星系,其中心有一個質量比太陽大65億倍的超大質量黑洞。科學家首次在1918年光學波段觀測到了M87星系中的噴流,這是人類觀測到的第一個宇宙噴流。這些特性使M87成為了研究黑洞和噴流關係的理想目標。

通過對過去23年的VLBI觀測數據進行深入分析,科研團隊發現了M87黑洞噴流的周期性擺動。他們認為,這一現象可能與吸積盤的動力學性質有關,吸積盤中的物質具有一定的角動量,會繞著黑洞形成吸積盤,但其角動量可能受到多種隨機因素的影響,與黑洞自旋軸存在夾角。黑洞的強大引力會影響周圍時空,導致附近物體沿著黑洞的旋轉方向產生拖曳效應,進而影響吸積盤和噴流的周期性運動。

這項研究成果的出現為黑洞自旋理論提供了重要的觀測證據,也為我們更深入地理解超大質量黑洞的性質提供了關鍵線索。

這一研究中使用了包括中國科學院上海天文台天馬望遠鏡和新疆天文台南山射電望遠鏡在內的全球超過20個射電望遠鏡,通過VLBI技術聯合觀測,提高了觀測的精度和角解析度。中國科學院上海天文台正在建設一台40米射電望遠鏡,有望進一步提高觀測效果。

這一重大科研成果凝聚了全球科研力量,融合了射電天文學與計算科學的深度,也展示了人工智慧雲計算等技術在天文研究中的巨大潛力。宇宙的奧秘將繼續引領我們前行。

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