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研究人员确认了一个来自黑洞附近下落物质发出的独特的X射线信号

  北京时间8月11日消息,据国外媒体报道,近日天体物理学家们首次探测到一颗恒星在坠入一个超大质量黑洞之前发出的最后“死亡尖叫”。这个黑洞原本已经处于休眠状态,但似乎已经复活。这个研究组由美国密歇根大学的科学家们领衔,他们使用在轨运行的日本“朱雀”X射线空间望远镜和欧洲空间局XMM-牛顿X射线空间望远镜对这一事件进行了观测。这些空间设备捕获了来自一个39亿光年外遥远星系的半规则光信号峰值。

  这些峰值信号的正式名称为“准周期振荡”,以200秒为周期准确稳定地运行,但偶尔却会消失。这种信号一般是在较小型黑洞上会出现,科学家们认为这是周遭物质被吸入黑洞前产生的信号。

  鲁本斯·瑞斯(Rubens Reis)是一位密歇根大学的爱因斯坦奖金获得者,也是本周发表在《科学快报》上有关这项工作的论文第一作者。他说:“在黑洞吞噬恒星的过程中,在黑洞强大引力下碎裂的恒星物质会在黑洞周围形成一圈物质吸积盘。这个吸积盘温度不断上升,在此过程中发出辐射,此时我们就能子啊距离黑洞本体非常近的距离上观察到X射线波段的辐射信号。随着这些物质继续向着黑洞中下坠,就会发出半规则的信号,也就是此次我们所探测到的信号。”

  乔·米勒(Jon Miller)是密歇根大学的天文学教授,也是这篇论文的合著者,他说:“如果你愿意,你可以将它想象为恒星死前的最后尖叫。”之所以研究人员将这一信号类比为尖叫声,是因为它会在一个特征的频率上重复,科学家们描述称它有点像是一种超低音的D调。

  去年,天文学家们得以借助美国宇航局的雨燕伽马射线暴望远镜“看到”了这一事件,但是他们在当时还并未探测到这种半周期性振荡信号。在此之前,这种震荡并不罕见,科学家们已经在银河系内部的恒星级黑洞案例中记录到这样的震荡信号,所谓的恒星级黑洞是指那些质量不超过10倍太阳质量的黑洞。除此之外科学家们还在附近的活动星系核位置上的超大质量黑洞附近监测到这种现象。

  而此次发现的意义就在于,科学家们此前还从未探测到过来自一个原本已经沉寂下来但却再次复苏的星系核的信号,也从未在如此遥远的距离上探测到这样的信号。米勒说:“我们的发现开启了一扇大门,让我们得以对在遥远距离上围绕距离黑洞非常近的轨道进行研究,这或许将让我们有机会研究广义相对论在极端环境下的表现。”

  对于瑞斯而言,这一发现则证明了黑洞物理学的普适性。他说:“这一发现告诉我们,我们此前在仅为10倍太阳质量的恒星级黑洞上所观察到的现象,同样存在于质量为太阳数百万倍的超大质量黑洞身上,甚至在那些原本已经沉寂休眠的黑洞身上也是如此。这证明了物理学的普适性,我认为这非常优美。”

  研究人员在日本的“朱雀”和欧洲的“牛顿”X射线望远镜数据中都观察到了这种半周期震荡信号。为了确认这一信号不是噪音,他们创建了这个信号的功率谱,简单说也就是创建了望远镜设备所接收到来自目标的光子数量和时间之间的函数关系。这种方法将可以帮助鉴别出一般情况下难以辨别的微小信号起伏。功率谱的结果证实了信号中半周期振荡的存在。而这一事件最初则是由美国宇航局的雨燕望远镜首先发现的。他们撰写的介绍他们工作的论文名为《休眠黑洞引潮力撕裂恒星引发的200秒准周期振荡》。该项工作的所需金由美国宇航局提供。(晨风)