V404 Cygni:意想不到的磁场挑战我们所知道的关于黑洞的一切

19
05月

天文学家对一个从黑洞射出的奇怪的粒子射流感到困惑。 对不寻常的耀斑的观察与当前的黑洞模型及其强大的磁场相矛盾 - 这可能挑战我们对这些神秘的太空区域所知道的一切。

,来自V404 Cygni黑洞系统的数据表明磁场比物理学家认为的要弱得多。 科学家们认为,为了解释这项研究,需要重写黑洞理论。

12_7_Magnetic repulsion 两个磁铁相互排斥。 Peter Kiuper / Wikimedia Commons

佛罗里达大学的主要作者Yigit Dallilar告诉新闻周刊说:“从简单的罗盘到我们口袋里的手机 - 甚至在地球周围运行的卫星 - 了解磁场是至关重要的。” 粒子群产生充满正负力的场。 您可能从冰箱上的磁铁上知道,这些力可以将物体拉到一起或将它们推开。

在更大的范围内,磁场会在宇宙周围引发奇怪而神秘的事件。 如果地球的场地发生逆转, 。

地球磁场的超级计算机模型。 NASA

磁场也为黑洞提供了巨大的力量,但科学家们对它们的作用了解甚少。

Dallilar和他的团队使用爆发事件的观察绘制了V404 Cygni的磁场。 随着喷射火炬的冷却,他们计算出了黑洞周围场强的精确模型。 他们的数据揭示了比现有理论预测的更弱的磁场。

Coronas,喷气式飞机和吸积盘

GX 339 4 来自轨道恒星的物质落入黑洞GX 339-4。 LCalçada/ ESO / NASA

V404 Cygni的黑洞距地球约8,000光年。 该系统目前正在吸引邻近的明星。

虽然黑洞本身是完全黑暗的,但可见物质可以聚集在它们周围 - 产生宇宙中一些最亮的光。 这些发光物质的发光环被称为“吸积盘”。

哈佛大学天文学研究所主席兼黑洞计划主任阿维·勒布(Avi Loeb)没有参与这项研究,他告诉新闻周刊 ,这个盘子里的物质像水一样从浴缸的水槽中旋转下来。

他解释说,来自湍流磁场的摩擦被推论为迫使物质旋转并进入黑洞的中部。 在“奇点”的这一点上,一切都被压缩成一个无限微小的点。

12_7 Black Hole Jet Flare 在这个插图中,紫色的雾气代表了从黑洞的日冕燃烧的喷气机。 JPL-加州理工学院/ NASA

磁场被理论化来控制黑洞的“电晕”,其中高能粒子在吸积盘上方的热气体中旋转。 当磁场移动电晕时,粒子云可以产生几乎以光速移动的物质射流,如上图所示。

Loeb说,磁场就像弹弓一样,“产生强大的风或喷射,通常会以接近光速的速度向外移动”。 “我们不知道日冕是如何形成或得到补充的,或者它是如何加热的。 我们需要对这些日冕进行更好的数值模拟。“

模型需要重新思考

V404 Cygni的新结果使喷气发射,吸积盘和冠状动物的当前模型受到质疑。

“这些模型通常会谈到射流底部的大得多的磁场,许多人认为它们与电晕相当,”Dallilar解释说。“我们的结果表明这些模型可能过于简单。 具体而言,每个黑洞可能没有单一的磁场值。“

磁场起源

12_7_Spiral Galaxy M106 螺旋星系M106围绕这个复合图像中的超大质量黑洞旋转。 Robert Gendler / Hubble Heritage

黑洞本身不能像本研究中观察到的那样产生磁场。 “单独的黑洞拥有可忽略不计的电磁电荷,没有磁极,”达利拉尔说。 “所需的磁场要么通过吸积材料从周围环境积聚,要么只是在吸积流中产生。”

换句话说,磁场由黑洞周围的环境控制。 科学家并没有真正理解这些领域是如何存在的 - 这只会增加喷射耀斑的神秘面纱。

“黑洞是研究广义相对论,吸积物理学,射流形成和其他微观过程的重要测试实验室,”达利拉尔说。 “磁场的不确定性是理解这些系统如何工作的众多挑战之一。”

“这些数据可以作为对这个黑洞附近条件进行详细理论模拟的基础,”勒布说。 “通过研究V404 Cygni等系统,我们可以更好地了解在这些极端条件下物质的行为。”