天文學家觀察到一顆恆星在圍繞超大質量黑洞的軌道上振盪,黑洞將其撕裂併吞噬其恆星物質。這一觀察結果證明了一種罕見且難以捉摸的現象,稱為“透鏡調用進動”或“框架阻力”,其中快速旋轉的黑洞以其運動拖動其周圍的空間和時間結構。
這次輪換我 時空 首先出來的是 阿爾伯特·愛因斯坦1915年的理論 廣義相對論他預測,具有質量的物體會“扭曲”空間和時間的結構(統一為一個稱為時空的實體),並且重力源於這種幾何效應。物體的質量越大,對時空的影響就越大,因而引力的影響也越大。 1918 年,奧地利物理學家約瑟夫·倫斯 (Josef Lense) 和漢斯·蒂林 (Hans Thirring) 利用廣義相對論鞏固了巨大旋轉物體拖拽時空的概念。
英國卡迪夫大學的團隊成員科西莫·因塞拉(Cosimo Inserra)在一份聲明中表示:“我們的研究顯示了迄今為止最令人信服的倫斯-蒂林進動證據——黑洞拖曳著時空,就像旋轉的陀螺將周圍的水拉成漩渦一樣。” “這對物理學家來說是一份真正的禮物,因為我們證實了一個多世紀前的預測。不僅如此,這些觀察結果還告訴我們更多關於潮汐瓦解事件的性質——當一顆恆星被黑洞施加的無限引力撕裂時。”
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該團隊試圖通過使用美國宇航局航天器、尼爾·格爾爾斯·斯威夫特天文台(Swift)收集的X射線數據和來自地球卡爾·G·揚斯基甚大陣列(VLA)的射電觀測數據來研究命名為AT2020afhd的TDE,來研究Lense-Thirring進動。
當一顆恆星距離超大質量黑洞太近時,就會發生潮汐膨脹,而宇宙泰坦的巨大引力(其質量相當於數十億個太陽)會在恆星內部產生潮汐力,在水平擠壓恆星的同時,同時垂直拉伸恆星。這個過程被稱為“意大利麵條化”,它會產生一縷恆星意大利面,它像麵條繞著叉子一樣圍繞黑洞旋轉,形成稱為吸積盤的扁平雲。
來自吸積盤的物質逐漸被送入黑洞,但這些主宰星系的泰坦是混亂的吞噬者,一些物質被強大的磁場從黑洞的兩極引導出來。從那裡,這種物質以接近光速的等離子體射流爆炸。
這些進行潮汐膨脹的黑洞的吸積盤及其爆炸噴流都會在電磁頻譜上發出明亮的輻射,並且由於這些輻射恰好源自黑洞外部,因此它們必定受到 Lense-Thirring 進動的影響。這種效應轉化為超大質量黑洞周圍吸積盤中物質軌道的“擺動”。事實上,在觀察 AT2020afhd 時,研究小組看到來自該 TDE 的 X 射線和無線電波有節奏的變化,這意味著吸積盤和射流正在以 20 一致的運動振盪。
Inserra 繼續說道:“與之前研究的具有穩定無線電信號的 TDE 不同,AT2020afhd 的信號顯示出短期變化,我們無法將其歸因於黑洞及其周圍組件釋放的能量。” “這進一步證實了阻力對我們思維的影響,並為科學家提供了一種研究黑洞的新方法。”
通過對來自 Swift 和 VLA 的數據進行建模,團隊能夠確認這些變化是幀拖動的結果。對這些結果的進一步分析可能有助於科學家更好地理解 Lense-Thirring 效應背後的物理原理。
因塞拉說:“通過證明黑洞可以拉動時空並產生這種框架拉動效應,我們也開始了解這一過程的機制。” “因此,就像帶電物體在旋轉時產生磁場一樣,我們看到一個旋轉的大質量物體(在本例中是黑洞)如何產生影響附近恆星和其他宇宙物體運動的引力磁場。
“這提醒我們,特別是在節日期間,當我們驚奇地凝視夜空時,我們有機會在大自然產生的各種變化和風味中識別出越來越引人注目的物體。
該團隊的研究於週三(12 月 10 日)發表在期刊上 科學的進步。










