研究人員確認(rèn)了一個(gè)來自黑洞附近下落物質(zhì)發(fā)出的獨(dú)特的X射線信號(hào)

　　北京時(shí)間8月11日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，近日天體物理學(xué)家們首次探測(cè)到一顆恒星在墜入一個(gè)超大質(zhì)量黑洞之前發(fā)出的最后“死亡尖叫”。這個(gè)黑洞原本已經(jīng)處于休眠狀態(tài)，但似乎已經(jīng)復(fù)活。這個(gè)研究組由美國(guó)密歇根大學(xué)的科學(xué)家們領(lǐng)銜，他們使用在軌運(yùn)行的日本“朱雀”X射線空間望遠(yuǎn)鏡和歐洲空間局XMM-牛頓X射線空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)這一事件進(jìn)行了觀測(cè)。這些空間設(shè)備捕獲了來自一個(gè)39億光年外遙遠(yuǎn)星系的半規(guī)則光信號(hào)峰值。

　　這些峰值信號(hào)的正式名稱為“準(zhǔn)周期振蕩”，以200秒為周期準(zhǔn)確穩(wěn)定地運(yùn)行，但偶爾卻會(huì)消失。這種信號(hào)一般是在較小型黑洞上會(huì)出現(xiàn)，科學(xué)家們認(rèn)為這是周遭物質(zhì)被吸入黑洞前產(chǎn)生的信號(hào)。

　　魯本斯·瑞斯(Rubens Reis)是一位密歇根大學(xué)的愛因斯坦獎(jiǎng)金獲得者，也是本周發(fā)表在《科學(xué)快報(bào)》上有關(guān)這項(xiàng)工作的論文第一作者。他說：“在黑洞吞噬恒星的過程中，在黑洞強(qiáng)大引力下碎裂的恒星物質(zhì)會(huì)在黑洞周圍形成一圈物質(zhì)吸積盤。這個(gè)吸積盤溫度不斷上升，在此過程中發(fā)出輻射，此時(shí)我們就能在距離黑洞本體非常近的距離上觀察到X射線波段的輻射信號(hào)。隨著這些物質(zhì)繼續(xù)向著黑洞中下墜，就會(huì)發(fā)出半規(guī)則的信號(hào)，也就是此次我們所探測(cè)到的信號(hào)。”

　　喬·米勒(Jon Miller)是密歇根大學(xué)的天文學(xué)教授，也是這篇論文的合著者，他說：“如果你愿意，你可以將它想象為恒星死前的最后尖叫。”之所以研究人員將這一信號(hào)類比為尖叫聲，是因?yàn)樗鼤?huì)在一個(gè)特征的頻率上重復(fù)，科學(xué)家們描述稱它有點(diǎn)像是一種超低音的D調(diào)。

　　去年，天文學(xué)家們得以借助美國(guó)宇航局的雨燕伽馬射線暴望遠(yuǎn)鏡“看到”了這一事件，但是他們?cè)诋?dāng)時(shí)還并未探測(cè)到這種半周期性振蕩信號(hào)。在此之前，這種震蕩并不罕見，科學(xué)家們已經(jīng)在銀河系內(nèi)部的恒星級(jí)黑洞案例中記錄到這樣的震蕩信號(hào)，所謂的恒星級(jí)黑洞是指那些質(zhì)量不超過10倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。除此之外科學(xué)家們還在附近的活動(dòng)星系核位置上的超大質(zhì)量黑洞附近監(jiān)測(cè)到這種現(xiàn)象。

　　而此次發(fā)現(xiàn)的意義就在于，科學(xué)家們此前還從未探測(cè)到過來自一個(gè)原本已經(jīng)沉寂下來但卻再次復(fù)蘇的星系核的信號(hào)，也從未在如此遙遠(yuǎn)的距離上探測(cè)到這樣的信號(hào)。米勒說：“我們的發(fā)現(xiàn)開啟了一扇大門，讓我們得以對(duì)在遙遠(yuǎn)距離上圍繞距離黑洞非常近的軌道進(jìn)行研究，這或許將讓我們有機(jī)會(huì)研究廣義相對(duì)論在極端環(huán)境下的表現(xiàn)。”

　　對(duì)于瑞斯而言，這一發(fā)現(xiàn)則證明了黑洞物理學(xué)的普適性。他說：“這一發(fā)現(xiàn)告訴我們，我們此前在僅為10倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星級(jí)黑洞上所觀察到的現(xiàn)象，同樣存在于質(zhì)量為太陽(yáng)數(shù)百萬倍的超大質(zhì)量黑洞身上，甚至在那些原本已經(jīng)沉寂休眠的黑洞身上也是如此。這證明了物理學(xué)的普適性，我認(rèn)為這非常優(yōu)美。”

　　研究人員在日本的“朱雀”和歐洲的“牛頓”X射線望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)中都觀察到了這種半周期震蕩信號(hào)。為了確認(rèn)這一信號(hào)不是噪音，他們創(chuàng)建了這個(gè)信號(hào)的功率譜，簡(jiǎn)單說也就是創(chuàng)建了望遠(yuǎn)鏡設(shè)備所接收到來自目標(biāo)的光子數(shù)量和時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系。這種方法將可以幫助鑒別出一般情況下難以辨別的微小信號(hào)起伏。功率譜的結(jié)果證實(shí)了信號(hào)中半周期振蕩的存在。而這一事件最初則是由美國(guó)宇航局的雨燕望遠(yuǎn)鏡首先發(fā)現(xiàn)的。他們撰寫的介紹他們工作的論文名為《休眠黑洞引潮力撕裂恒星引發(fā)的200秒準(zhǔn)周期振蕩》。該項(xiàng)工作的所需金由美國(guó)宇航局提供。