天文學家使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 在新的光線下觀察了銀河系中心超大質量黑洞人馬座 A* 的耀斑。這些觀測結果的新模型可以幫助科學家了解黑洞如何發出這些爆炸,並揭示磁場在塑造這些宇宙泰坦周圍物質中所扮演的角色。
該團隊包括德國波恩馬克斯·普朗克射電天文學研究所的塞巴斯蒂亞諾·馮·費倫伯格,觀測到了來自 射手座A* (Sgr A*) 首次在紅外區域。以前人們經常在近紅外區域和其他波長的光下觀察到耀斑,每種耀斑都提供了相同耀斑的不同圖像。這是因為所有的變化都發生在一個 黑洞 閃光在釋放後和消失前並不存在於所有不同波長的光中。因此,觀測不同波長的耀斑可以幫助更好地理解黑洞引發耀斑的機制以及這些耀斑演化的時間尺度。
馮·費倫伯格告訴 Space.com:“中紅外數據令人興奮,因為藉助 JWST 的新數據,我們可以縮小無線電和近紅外區域之間的差距,而近紅外區域一直是 Sgr A* 光譜中的‘空白’。” “一方面,我們的中紅外耀斑看起來像典型的近紅外耀斑,所以我們現在知道耀斑也發生在中紅外區域——這並不是微不足道的,因為,例如,射電變異性看起來完全不同,而且我們在光曲線中沒有看到尖銳的耀斑狀峰值。”
“與此同時,”馮·費倫伯格繼續說道,“結果更進一步。”
他解釋說,該團隊第一次能夠使用一台儀器同時觀察四種不同波長的光源。這使他們能夠測量所謂的中紅外光譜指數。
到達黑洞點火的終點
黑洞最著名的方面之一是,它們被稱為“事件視界”的外部區域所包圍,在該區域,黑洞的引力變得如此之大,以至於即使是光也無法快速移動以逃脫其控制並單向旅行到黑洞。 奇點 在她心裡。這意味著黑洞不發射光或電磁輻射。
公平地說,這可能會讓研究 Sgr A* 顯得有點奇怪,Sgr A* 是一個質量相當於超過 400 萬個太陽的黑洞,在電磁輻射的每個波長上。
然而,我們銀河系中央的超大質量黑洞經常發出耀斑。目前尚不清楚是什麼原因導致了這些“碰撞”,但對超大質量黑洞的模擬表明,這可能是周圍磁場之間相互作用的結果。當磁力線接觸並連接時,會釋放大量能量,並作為副產品發出一種稱為“同步輻射”的輻射。
人馬座 A* 耀斑的中紅外光譜指數在爆發的整個生命週期中發生變化,這一事實向研究小組揭示了人馬座 A* 周圍正在發生一種稱為“同步加速器冷卻”的現象。當高速電子因發射上述同步加速器輻射而損失能量時,就會發生同步加速器冷卻。這種能量為觀察到的中紅外發射提供動力。
馮·費倫伯格說:“在缺乏高靈敏度多頻觀測的情況下,這種預期行為的存在之前並未得到證實。” “有趣的是,由於這種冷卻的速度、冷卻的時間尺度取決於磁場的強度,我們現在可以針對給定的閃光來測量它。”
研究人員解釋說,雖然磁場強度可以通過近紅外閃光測量,但這些測量不允許科學家獨立於其他參數(例如發射區域中的電子總數)來測量磁場強度。
“這種確定磁場強度的新方法特別有用,因為它非常‘乾淨’,測量中不需要引入太多假設,”馮·費倫伯格繼續說道。 “這對於理論模型非常有用,對於 Sgr A* 來說,理論模型在這方面的約束很差,因為磁場的強度非常重要。”
科學家們解釋說,如果沒有 JWST,特別是中紅外儀器 (MIRI) 的中分辨率光譜儀 (MRS) 的工作方式,這些觀測結果是不可能實現的。
馮·費倫伯格說:“為了在中紅外波段獲得如此高的靈敏度,人們必須進入太空,因為大氣層嚴重干擾了這一波長的地面觀測。” “此外,MIRI/MRS 儀器是第一台為 Sgr A* 提供如此寬波長覆蓋範圍的儀器,這是測量光譜指數的先決條件,所以這確實是雙重打擊!”










